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2008 年度 実績報告書

情報エントロピーの概念に基づいた情報統計力学の再構築と情報通信理論への展開

研究課題

研究課題/領域番号 18079010
研究機関京都大学

研究代表者

田中 利幸  京都大学, 情報学研究科, 教授 (10254153)

キーワード情報統計力学 / 情報理論 / 情報通信 / レプリカ法 / CDMA / MIMO / 通信路推定 / ランダム行列
研究概要

本年度はおもに, ランダム行列の漸近固有値分布に関する昨年度までの検討結果に立脚して, ランダム拡散CDMA通信路において大システム極限で漸近的に最適な拡散符号系列の情報統計力学的アプローチによる特徴づけに関する検討を行った. 入力がガウス分布に従う場合には結果が既知であるが, 実用上重要な非ガウス入力の場合は研究がほとんどなされていないので, 後者の場合について検討を進めた. 前年度に得られた, 完全電力制御の場合にWBE(ウェルチ限界を達成する)拡散符号系列が漸近的に最適であるという結果を拡張することにより不完全電力制御の条件を含む一般の場合について議論し, ガウス入力の場合に最適であることが知られているいわゆるGWBE(一般化WBE)拡散符号系列が, 一般に非ガウス入力の場合には漸近的最適性を喪失することを明らかにした.
また, 一般の線形ベクトル通信路において受信側で通信路行列が未知であるような場合には, パイロット信号を使用するなどして通信路推定を行う必要がある. 通信路推定の誤差を考慮した情報伝送能力の解析的評価を情報統計力学的アプローチにもとづいて実施した. 得られた結果にもとづいて, 受信器における性能と計算複雑度とのトレードオフやパイロット信号とデータとの最適な比率などの問題に関して, 定量的な議論が可能であることを示した.
一般の線形ベクトル通信路に対する並列干渉除去アルゴリズムの情報理論的解析については, 低密度パリティ検査(LDPC)符号の復号アルゴリズムのダイナミクスの研究に有用である外部情報伝送(EXIT)解析を, また, 無限次元極限における疎なランダム行列の漸近固有値分布に関しては, 非零要素の分布への特異な依存性に注目した解析を, それぞれ前年度に引き続き進めているが, 本年度は新たな成果が得られる段階まで研究が進展するに至っておらず, 来年度も解析を継続する予定である.

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] CDMAマルチユーザ検出における量子化の影響2008

    • 著者名/発表者名
      中村一尊
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌A J91-A

      ページ: 550-558

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Asymptotic analysis of general multiuser detectors in MIMO DS-CDMA channels2008

    • 著者名/発表者名
      Keigo Takeuchi
    • 雑誌名

      IEEE Journal on Selected Areas in Comtunications 26

      ページ: 486-496

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mean field theory of communication-statistical-physics approach to wireless communications2008

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Tanaka
    • 雑誌名

      Eurooean Physical Journal B 64

      ページ: 625-631

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A mean field theory of coded CDMA systems2008

    • 著者名/発表者名
      Toru Yano
    • 雑誌名

      Journal of Physics A : Mathematical and Theoretical 41

      ページ: 324022-1-151

    • 査読あり
  • [学会発表] Optimal amount of pilot information for MIMO channel estimation2009

    • 著者名/発表者名
      Keigo Takeuchi
    • 学会等名
      Joint Workshop of Beijing, Hong Kong and Kyoto on Computational Mathematics, Computer and Systems Sciences 2009
    • 発表場所
      京都市・京都大学吉田キャンパス
    • 年月日
      2009-03-15
  • [学会発表] Asymptotic performance bounds of joint channel estimation and multiuser detection in frequency-selective fading DS-CDMA channels2008

    • 著者名/発表者名
      Keigo Takeuchi
    • 学会等名
      2008 International Symposium on Information Theory and Its Applications
    • 発表場所
      ニュージーランド・オークランド
    • 年月日
      2008-12-08
  • [学会発表] 不完全電力制御CDMA通信における最適拡散符号系列の統計力学的検討2008

    • 著者名/発表者名
      北川幸一郎
    • 学会等名
      第31回情報理論とその応用学会シンポジウム
    • 発表場所
      鬼怒川温泉
    • 年月日
      2008-10-08
  • [学会発表] MIMO DS-CDMA通信路における通信路推定とマルチユーザ検出2008

    • 著者名/発表者名
      竹内啓悟
    • 学会等名
      第31回情報理論とその応用学会シンポジウム
    • 発表場所
      鬼怒川温泉
    • 年月日
      2008-10-08
  • [学会発表] チャネル推定を考慮したCDMAマルチユーザ検出間題の統計力学的解析2008

    • 著者名/発表者名
      竹内啓悟
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会
    • 発表場所
      盛岡市・岩手大学
    • 年月日
      2008-09-22
  • [学会発表] 重み一定の疎なランダム行列の漸近固有値分布2008

    • 著者名/発表者名
      福本知也
    • 学会等名
      日本物理学会2008年秋季大会
    • 発表場所
      盛岡市・岩手大学
    • 年月日
      2008-09-22
  • [学会発表] MIMO DS-CDMAにおける通信路推定とマルチユーザ検出の統計力学的検討2008

    • 著者名/発表者名
      竹内啓悟
    • 学会等名
      電子情報通信学会2008ソサイエティ大会
    • 発表場所
      川崎市・明治大学生田キャンパス
    • 年月日
      2008-09-18
  • [学会発表] Asymptotic analysis of iterative channel estimation and multiuser detection with soft feedback in multipath channels2008

    • 著者名/発表者名
      Mikko Vehkaperae
    • 学会等名
      16th Euronean Signal Processing Conference
    • 発表場所
      スイス・ローザンヌ
    • 年月日
      2008-08-27
  • [学会発表] Optimal spreading sequences in large CDMA_systems : A statistical mechanics approach2008

    • 著者名/発表者名
      Kouichiro Kitagawa
    • 学会等名
      2008 IEEE International Symposium on Information Theory
    • 発表場所
      カナダ・トロント
    • 年月日
      2008-07-09
  • [学会発表] Replica analysis of general multiuser detection in MIMO DS-CDMA channels with imperfect CSI2008

    • 著者名/発表者名
      Keigo Takeuchi
    • 学会等名
      2008 IEEE International Symposium on Information Theory
    • 発表場所
      カナダ・トロント
    • 年月日
      2008-07-07
  • [学会発表] Microscopic analysis for decoupling principle of linear vector channel2008

    • 著者名/発表者名
      Kazutaka Nakamura
    • 学会等名
      2008 IEEE International Symposium on Information Theory
    • 発表場所
      カナダ・トロント
    • 年月日
      2008-07-07
  • [学会発表] Interference reduction in CDMA channels : A statistical-mechanics approach2008

    • 著者名/発表者名
      Toshiyuki Tanaka
    • 学会等名
      1st Workshop on Physics-Inspired Paradigms in Wireless Communications and Networks
    • 発表場所
      ドイツ・ベルリン
    • 年月日
      2008-04-04

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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