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2017 年度 実績報告書

中継端末にバッファを用いた無線分散ネットワークの高信頼かつ低遅延プロトコル

研究課題

研究課題/領域番号 17H03259
研究機関東京大学

研究代表者

杉浦 慎哉  東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (30394927)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード協調通信 / バッファ / 全二重通信 / マルコフ連鎖
研究実績の概要

ワイヤレス通信システムにおいて、分散ノード群が協調して動作することでネットワーク全体の通信品質が向上する協調通信技術が知られている。本研究では、分散ノードの物理レイヤにおいてこれまで本格的に利用されてこなかったデータバッファを最大限活用することにより、システム設計自由度を上げ、従来の性能限界を上回ること目的とする。これにより、周波数帯域を増大させることなく実効送信レートと信頼性を向上させる。特に、オーバヘッドとパケット遅延を削減しながら、高いダイバーシティ効果が得られるバッファ利用協調通信プロトコルを提案し、将来の超高速高信頼無線ネットワークを実現するための研究基盤確立に貢献する。
初年度である平成29年度は、6か月間事業を延長し、パケット遅延、およびシステムオーバヘッドを実用的な範囲内に動作するバッファ利用無線分散ネットワークを開発した。ここでは特に、従来方式が単一リンクの選択に限定しているのに対して、複数のリンクを含むリンクサブセットを選択できるようプロトコルの自由度を拡張した。具体的には、リンク選択をブロードキャストフェーズと中継フェーズの2フェーズに分け、ブロードキャストフェーズでは陽にリンク選択を行わず、電波のブロードキャスト性を利用して一定レベル以上の品質のリンクをすべて活用する。これにより、すべてのリンク選択を集中的に行うのではなく、一部のリンクサブセットは選択しなくても活用できるようにプロトコルが設計可能となる。さらに、各バッファの状態に応じたリンク選択制御を行うことで、ネットワークのポテンシャルを最大限に引き出すことが期待できる。以上のアイデアを検証するために、システムの誤り特性、パケット遅延、オーバヘッドを評価可能な基本的な数値解析フレームワークを構築した。
これらの成果の一部についてはIEEEジャーナルへの投稿を行っており、既に複数が採択に至っている。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

これらの成果の一部についてはIEEEジャーナルへの投稿を行っており、既に複数が採択に至っている。これを踏まえて、当初の計画以上に進展しているとした。

今後の研究の推進方策

計画通り、理論解の導出を含めた解析と提案方式のさらなる改良を行う予定である。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Seoul National Univ. of Science & Tech.(韓国)

    • 国名
      韓国
    • 外国機関名
      Seoul National Univ. of Science & Tech.
  • [雑誌論文] Generalized Buffer-State-Based Relay Selection With Collaborative Beamforming2018

    • 著者名/発表者名
      Nakai Ryota、Oiwa Miharu、Lee Kyungchun、Sugiura Shinya
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Vehicular Technology

      巻: 67 ページ: 1245~1257

    • DOI

      10.1109/TVT.2017.2751582

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Buffer-State-and-Thresholding-Based Amplify-and-Forward Cooperative Networks2017

    • 著者名/発表者名
      Oiwa Miharu、Nakai Ryota、Sugiura Shinya
    • 雑誌名

      IEEE Wireless Communications Letters

      巻: 6 ページ: 674~677

    • DOI

      10.1109/LWC.2017.2729547

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] バッファ状態に基づく中継ノード同時利用による物理レイヤセキュリティ2018

    • 著者名/発表者名
      中井陵太、杉浦慎哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会総合大会
  • [学会発表] 中継ノード間干渉を考慮したバッファ利用全二重協調通信2018

    • 著者名/発表者名
      三科達也、杉浦慎哉
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサエティ大会
  • [学会発表] Generalized virtual full-duplex relaying protocol based on buffer-aided half-duplex relay nodes2017

    • 著者名/発表者名
      M. Oiwa and S. Sugiura
    • 学会等名
      IEEE Global Communications Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 仮想全二重バッファ利用無線ネットワークにおけるブロードキャスト型中継プロトコル2017

    • 著者名/発表者名
      大岩美春、杉浦慎哉
    • 学会等名
      第32回信号処理シンポジウム
  • [学会発表] バッファ状態に基づく中継ノード選択と協調ビームフォーミング2017

    • 著者名/発表者名
      中井陵太、大岩美春、杉浦慎哉
    • 学会等名
      第32回信号処理シンポジウム
  • [備考] 杉浦研究室ホームページ

    • URL

      http://sgurlab.iis.u-tokyo.ac.jp/

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公開日: 2019-12-27  

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