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2017 年度 実績報告書

通信における線形観測に基づく劣決定問題に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 15K06064
研究機関大阪市立大学

研究代表者

林 和則  大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (50346102)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード線形観測 / 離散性 / スパース性 / 近似メッセージ伝搬法 / 合意伝搬法 / 状態発展法
研究実績の概要

最終年度の研究では,離散値ベクトル再構成に関する基礎的な成果として,近似メッセージ伝搬(AMP)のアイデアを離散値ベクトルの再構成に適用したアルゴリズムにおいて,大システム極限を仮定したときの離散値のレベル数および線形観測数に対する完全再構成の条件を,状態発展法に基づく議論により解析的に導出することに成功した.さらに,スパースベクトル再構成のためのAMPアルゴリズムに対して,確率伝搬法に基づく平均合意プロトコルである合意伝搬法のアイデアを適用することで,IoT環境やセンサーネットワークなどにおいてネットワーク内で分散的に得られた線形観測を用いて分散的に再構成の計算を実行するためのアルゴリズムを開発した.

研究期間全体を通じて得られた主な成果は以下の通りである.
-有限の離散値をとる信号に対する劣決定の線形観測からもとの信号を再構成するためのSOAV(sum-of-absolute value )最適化に基づく手法を開発し,これを低演算量で解くためのアルゴリズムを大きく二つのアプローチで実現した(凸最適化に基づく手法と確率推論に基づく手法).これらのアルゴリズムは,スパースベクトル再構成のためのアルゴリズムの一般化になっており,この点において学術的に意義がある.
-確率推論に基づくアルゴリズムにおいて,状態発展法に基づく議論により完全再構成のための条件を解析的に導出し,その有効性を有限サイズの問題における数値実験で確認した.離散値ベクトルの再構成の理論的な解析はこれまでほとんど与えられていなかったため,これは理論的にも応用上も重要な成果である.
-劣決定の線形観測からの離散値ベクトルの再構成手法を最大事後確率推定に基づくマルチユーザ信号検出,大規模過負荷MIMO信号検出,大規模MIMOの誤り補正などの様々な通信の問題に適用し,これまでの手法を上回る特性が得られることを確認した.

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 8件)

  • [雑誌論文] An Optimized Link Layer Design for Communication-Based Train Control Systems Using WLAN2018

    • 著者名/発表者名
      Dong Qisheng、Hayashi Kazunori、Kaneko Megumi
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 6 ページ: 6865~6877

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2017.2763173

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multiuser Detection Based on MAP Estimation With Sum-of-Absolute-Values Relaxation2017

    • 著者名/発表者名
      Sasahara Hampei、Hayashi Kazunori、Nagahara Masaaki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Signal Processing

      巻: 65 ページ: 5621~5634

    • DOI

      10.1109/TSP.2017.2740164

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Convex Optimization-Based Signal Detection for Massive Overloaded MIMO Systems2017

    • 著者名/発表者名
      Hayakawa Ryo、Hayashi Kazunori
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Wireless Communications

      巻: 16 ページ: 7080~7091

    • DOI

      10.1109/TWC.2017.2739140

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Error Recovery for Massive MIMO Signal Detection via Reconstruction of Discrete-Valued Sparse Vector2017

    • 著者名/発表者名
      Hayakawa Ryo、Hayashi Kazunori
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals

      巻: E100-A ページ: 2671-2679

    • DOI

      10.1587/transfun.E100.A.2671

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 総和伝搬法を用いた分散近似メッセージ伝搬アルゴリズム2018

    • 著者名/発表者名
      早川 諒、中井彩乃、林 和則
    • 学会等名
      電子情報通信学会信号処理研究会
  • [学会発表] 凸最適化を用いた上りリンク過負荷MU-MIMO OFDM信号検出法2018

    • 著者名/発表者名
      河 翔碩、中井彩乃、林 和則
    • 学会等名
      電子情報通信学会無線通信システム研究会
  • [学会発表] 信号の離散性を利用したIoT環境のための上りリンク過負荷MU-MIMO OFDM信号検出法2018

    • 著者名/発表者名
      河 翔碩、中井彩乃、林 和則
    • 学会等名
      電子情報通信学会2018総合大会
  • [学会発表] An Adaptive Combination Rule for Diffusion LMS based on Consensus Propagation2018

    • 著者名/発表者名
      A. Nakai、K. Hayashi
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Distributed Approximate Message Passing with Summation Propagation2018

    • 著者名/発表者名
      R. Hayakawa、K. Hayashi
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] QAM信号のBER不均一性を利用した状態フィードバック通信のための符号化法2017

    • 著者名/発表者名
      細野貴士、林 和則
    • 学会等名
      電子情報通信学会高信頼制御通信研究会
  • [学会発表] Discreteness-Aware AMP for Reconstruction of Symmetrically Distributed Discrete Variables2017

    • 著者名/発表者名
      R. Hayakawa、K. Hayashi
    • 学会等名
      The 18th IEEE International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Adaptive Modulation and Coding Design for Communication-Based Train Control Systems Using IEEE 802.11 MAC with RTS/CTS2017

    • 著者名/発表者名
      Q. Dong、K. Hayashi、M. Kaneko
    • 学会等名
      The 18th IEEE International Workshop on Signal Processing Advances in Wireless Communications (SPAWC 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] A Pool Control Method for Adaptive Group Testing with Boolean Compressed Sensing2017

    • 著者名/発表者名
      L. Yujia、K. Hayashi
    • 学会等名
      電子情報通信学会高信頼制御通信研究会
  • [学会発表] Robust Arbitrary Unicast Transmission over Multi-way Relay Channel with CSI Error2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Cao、K. Hayashi
    • 学会等名
      電子情報通信学会2017ソサイエティ大会
  • [学会発表] ループを含むグラフ上での合意伝搬法を利用した拡散LMSアルゴリズム2017

    • 著者名/発表者名
      中井彩乃、林 和則
    • 学会等名
      電子情報通信学会2017ソサイエティ大会
  • [学会発表] Dynamic ICIC for Post-Scheduling Outage Probability Minimization in Small Cell Networks2017

    • 著者名/発表者名
      M. Kaneko、T. Kamenosono、K. Hayashi
    • 学会等名
      2017 IEEE 86th Vehicular Technology Conference (VTC2017-Fall)
    • 国際学会
  • [学会発表] 通信路情報誤差を考慮したマルチウェイ中継ネットワークにおける ミニマックス法による任意ユニキャスト伝送2017

    • 著者名/発表者名
      曹 越池、林 和則
    • 学会等名
      電子情報通信学会高信頼制御通信研究会
  • [学会発表] A New Pool Control Method for Boolean Compressed Sensing Based Adaptive Group Testing2017

    • 著者名/発表者名
      L. Yujia、K. Hayashi
    • 学会等名
      2017 APSIPA Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Diffusion LMS Using Consensus Propagation2017

    • 著者名/発表者名
      A. Nakai、K. Hayashi
    • 学会等名
      2017 APSIPA Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Binary Vector Reconstruction via Discreteness-Aware Approximate Message Passing2017

    • 著者名/発表者名
      R. Hayakawa、K. Hayashi
    • 学会等名
      2017 APSIPA Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2017)
    • 国際学会

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公開日: 2018-12-17  

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