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

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18079010
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 田中 利幸 京都大学, 大学院・情報学研究科, 教授 (10254153)
• 研究分担者: 中村 一尊 京都大学, 大学院・情報学研究科, 助教 ; 竹内 啓悟 電気通信大学, 電気通信学部, 助教 (30549697)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2009
• キーワード: 情報統計力学 / CDMA通信 / MIMO通信 / レプリカ法 / ランダム行列 / 圧縮センシング

研究概要

情報通信の分野における解析のための枠組みとしての情報統計力学を情報理論ならびに統計的推定理論の立場から再検討することを通じて,より現実的な問題設定における解析のための道具として情報統計力学の枠組みを整備し,その有効性の確立を図った.特に,無線通信において問題となる,通信路の状態に関する完全な知識を前提とすることができないような状況においても,情報統計力学にもとづく解析の結果として有用な知見が得られることを実証し,方法論としての情報統計力学の有用性を示した.

研究成果

• [雑誌論文] Optimization of sequences in CDMA systems: A statisticalmechanics approach (2010)
  • 著者名/発表者名: Koichiro Kitagawa, Toshiyuki Tanaka
  • 雑誌名: Computer Networks vol.54,no.6 ページ: 917-924
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance analysis of optimal channel estimation and multiuser detection in a randomly-spread CDMA channel (2010)
  • 著者名/発表者名: Keigo Takeuchi, Mikko Vehkapera, Toshiyuki Tanaka, Ralf R. Muller
  • 雑誌名: Journal of Systems Science and Complexity vol.23,no.1 ページ: 22-34
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance of polar codes with construction using density evolution (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryuhei Mori, Toshiyuki Tanaka
  • 雑誌名: IEEE Communications Letters vol.13,no.7 ページ: 519-521
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reclassification of quantified classical simulated annealing (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series vol.143 ページ: 012020,8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Typical reconstruction limit of compressed sensing based on Lp-norm minimization (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Kabashima, Tadashi Wadayama, Toshiyuki Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment ページ: L09003,12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymptotics of Harish-Chandra-Itzykson-Zuber integrals and free probability theory (2008)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series vol.95 ページ: 012002,9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical-mechanics-based analysis of multiuser MIMO chanels with linear dispersion codes (2008)
  • 著者名/発表者名: Keigo Takeuchi, Toshiyuki Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Physics: Conference Series vol.95 ページ: 012008,11
  • 査読あり
• [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, 田中利幸
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌A vol.J91-A,no.5 ページ: 550-556
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymptotic analysis of general multiuser detectors in MIMO DS-CDMA channels (2008)
  • 著者名/発表者名: Keigo Takeuchi, Toshiyuki Tanaka, Toru Yano
  • 雑誌名: IEEE Journal on Selected Areas in Communications vol.26,no.3 ページ: 486-496
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mean field theory of communication - statistical-physics approach to wireless communications (2008)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Tanaka, Kazutaka Nakamura
  • 雑誌名: European Physical Journal B vol.64,nos.3-4 ページ: 625-631
  • 査読あり
• [雑誌論文] A mean field theory of coded CDMA systems (2008)
  • 著者名/発表者名: Toru Yano, Toshiyuki Tanaka, David Saad
  • 雑誌名: Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical vol.41,no.32 ページ: 324022,15
  • 査読あり
• [雑誌論文] Moment problem in replica method (2007)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Tanaka
  • 雑誌名: Interdisciplinary Information Sciences vol.13,no.1 ページ: 17-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spectral density of sparse sample covariance matrices (2007)
  • 著者名/発表者名: Taro Nagao, Toshiyuki Tanaka
  • 雑誌名: Journal of Physics A: Mathematical and General vol.40,no.19 ページ: 4973-4987
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical mechanical study of CDMA multiuser detectors - Analysis of RS and 1RSB solutions - (2007)
  • 著者名/発表者名: Mika Yoshida, Tatsuya Uezu, Toshiyuki Tanaka, Masato Okada
  • 雑誌名: Journal of Physical Society of Japan vol.76,no.5 ページ: 054003,10
  • 査読あり
• [雑誌論文] 確率伝搬法に基づくCDMAマルチユーザ検出方式における通信路パラメータ同時推定方式の基礎的検討 (2007)
  • 著者名/発表者名: 矢野亨, 中村一尊, 田中利幸
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌A vol.J90-A,no.11 ページ: 861-869
  • 査読あり
• [学会発表] Properties of a certain stochastic dynamical system, channel polarization, and polar codes (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: International Workshop on Statistical Mechanical Informatics 2010
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20100300
• [学会発表] Statisticalmechanics- based analysis of compressed sensing, " International Meeting on (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: Inference, Computation, and Spin Glasses
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20100300
• [学会発表] 数独に対する平均場模型 (2010)
  • 著者名/発表者名: 田中利幸, 福島孝治
  • 学会等名: 日本物理学会第65回年次大会
  • 年月日: 20100300
• [学会発表] バイアスに基づく通信路推定Part I: MIMO (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹内啓悟, Ralf Mueller, Mikko Vehkaperae, 田中利幸
  • 学会等名: 第32回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20091200
• [学会発表] バイアスに基づく通信路推定Part II: DS-CDMA (2009)
  • 著者名/発表者名: 竹内啓悟, Ralf Mueller, Mikko Vehkaperae, 田中利幸
  • 学会等名: 第32回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20091200
• [学会発表] Lpノルム最小化に基づく圧縮センシングの統計力学的解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 樺島祥介, 和田山正, 田中利幸
  • 学会等名: 第32回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20091200
• [学会発表] 圧縮センシングにおける事後平均推定量にもとづく復元方式の統計力学的解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 矢野亨, 田中利幸
  • 学会等名: 第32回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20091200
• [学会発表] CDMAマルチユーザ検出における二値化受信信号に対する並列干渉除去法の性能評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大山賀己, 田中利幸
  • 学会等名: 第32回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20091200
• [学会発表] How much training is needed for iterative multiuser detection and decoding? (2009)
  • 著者名/発表者名: Mikko Vehkaperae, Keigo Takeuchi, Ralf Muller, Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: Global Telecommunications Conference (Globecom)
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 20091200
• [学会発表] 通信路分極とポーラ符号 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中利幸
  • 学会等名: 電子情報通信学会情報理論研究会
  • 年月日: 20091100
• [学会発表] l1復元の統計力学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中利幸
  • 学会等名: 日本物理学会1009年秋季大会
  • 年月日: 20090900
• [学会発表] 疎な共分散型ランダム行列の漸近固有値分布 (2009)
  • 著者名/発表者名: 福本知也, 田中利幸
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 年月日: 20090900
• [学会発表] 系の縮退が量子アニーリングの高速化技法に及ぼす影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野中成吾, 田中利幸
  • 学会等名: 日本物理学会2009年秋季大会
  • 年月日: 20090900
• [学会発表] On asymptotic performance of iterative channel and data estimation in large DS-CDMA systems (2009)
  • 著者名/発表者名: Mikko Vehkapera, Keigo Takeuchi, Ralf Muller, Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: 2nd Workshop on Physics-Inspired Paradigms in Wireless Communications and Networks
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20090600
• [学会発表] A new signaling scheme for large DS-CDMA channels without CSI (2009)
  • 著者名/発表者名: Keigo Takeuchi, Ralf Mueller, Mikko Vehkapera, Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: 2nd Workshop on Physics-Inspired Paradigms in Wireless Communications and Networks
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20090600
• [学会発表] Practical signaling with vanishing pilot-energy for large noncoherent block-fading MIMO channels (2009)
  • 著者名/発表者名: Keigo Takeuchi, Ralf Mueller, Mikko Vehkapera, Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: 2009 IEEE International Symposium on Information Theory
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20090600
• [学会発表] How much training is needed for iterative multiuser detection and decoding? (2009)
  • 著者名/発表者名: Mikko Vehkapera, Keigo Takeuchi, Ralf Muller, Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: 2009 IEEE International Symposium on Information Theory
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 20090600
• [学会発表] Optimal amount of pilot information for MIMO channel estimation (2009)
  • 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: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20090300
• [学会発表] Asymptotic performance bounds of joint channel estimation and multiuser detection in frequency-selective fading DS-CDMA channels (2008)
  • 著者名/発表者名: Keigo Takeuchi, Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: 2008 International Symposium on Information Theory and Its Applications
  • 発表場所: Auckland, New Zealand
  • 年月日: 20081200
• [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, 田中利幸
  • 学会等名: 第31回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20081000
• [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, 田中利幸
  • 学会等名: 第31回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20081000
• [学会発表] Reclassification of quantified classical simulated annealing (2008)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: International Workshop on Statistical Mechanical Informatics 2008
  • 発表場所: Sendai, Japan
  • 年月日: 20080900
• [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, 田中利幸
  • 学会等名: 電子情報通信学会2008ソサイエティ大会
  • 年月日: 20080900
• [学会発表] チャネル推定を考慮したCDMAマルチユーザ検出問題の統計力学的解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 竹内啓悟, 田中利幸
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 年月日: 20080900
• [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, 田中利幸
  • 学会等名: 日本物理学会2008年秋季大会
  • 年月日: 20080900
• [学会発表] Asymptotic analysis of iterative channel estimation and multiuser detection with soft feedback in multipath channels (2008)
  • 著者名/発表者名: Mikko Vehkapera, Keigo Takeuchi, Ralf Muller, Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: 16th European Signal Processing Conference
  • 発表場所: Lausanne, Switzerland
  • 年月日: 20080800
• [学会発表] Replica analysis of general multiuser detection in MIMO DS-CDMA channels with imperfect CSI (2008)
  • 著者名/発表者名: Keigo Takeuchi, Mikko Vehkaperae, Toshiyuki Tanaka, Ralf R. Muller
  • 学会等名: 2008 IEEE International Symposium on Information Theory
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 年月日: 20080700
• [学会発表] Microscopic analysis for decoupling principle of linear vector chanel (2008)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Nakamura, Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: 2008 IEEE International Symposium on Information Theory
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 年月日: 20080700
• [学会発表] Optimal spreading sequences in large CDMA systems: A statistical mechanics approach (2008)
  • 著者名/発表者名: Kouichiro Kitagawa, Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: 2008 IEEE International Symposium on Information Theory
  • 発表場所: Toronto, Canada
  • 年月日: 20080700
• [学会発表] Interference reduction in CDMA channels: A statistical-mechanics approach (2008)
  • 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: Berlin, Germany
  • 年月日: 20080400
• [学会発表] Statistical-mechanics approach to approximate algorithms for Bayesian inference problems (2008)
  • 著者名/発表者名: Kazutaka Nakamura, Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: Chinese Academy of Sciences-Kyoto University Joint Workshop on Mathematical Methods for Informatics
  • 発表場所: Engineering and Management, Beijing, China
  • 年月日: 20080300
• [学会発表] Large-system analysis of MIMO-CDMA channels with imperfect channel state informatio (2008)
  • 著者名/発表者名: Keigo Takeuchi, Toshiyuki Tanaka, Mikko Vehkaperae, Ralf R. Mueller
  • 学会等名: Chinese Academy of Sciences-Kyoto University Joint Workshop on Mathematical Methods for Informatics
  • 発表場所: Engineering and Management, Beijing, China
  • 年月日: 20080300
• [学会発表] 拡散符号系列がスパースなCDMAマルチユーザ復調器の統計力学的解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 吉田実加, 田中利幸, 上江洌達也
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 年月日: 20080300
• [学会発表] 線形ベクトル通信路に対するRSB解におけるデカップリング原理 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中村一尊, 田中利幸
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 年月日: 20080300
• [学会発表] 符号間干渉通信路に対する統計力学的解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 竹内啓悟, 田中利幸
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 年月日: 20080300
• [学会発表] CDMA通信路における最適な拡散符号系列の検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 北川幸一郎, 田中利幸
  • 学会等名: 日本物理学会第63回年次大会
  • 年月日: 20080300
• [学会発表] Limiting eigenvalue distributions of random matrices (2008)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: 7th International Conference on Applications of Physics in Financial Analysis
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20080300
• [学会発表] マルチユーザMIMO通信路における低レート時空間符号の漸近性能解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 竹内啓悟, 田中利幸
  • 学会等名: 第30回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20071100
• [学会発表] Itzykson-Zuber積分に関するいくつかの結果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 田中利幸
  • 学会等名: 第30回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20071100
• [学会発表] Welch限界を達成する拡散符号系列を用いたCDMA通信路の統計力学による解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 北川幸一郎, 田中利幸
  • 学会等名: 第30回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20071100
• [学会発表] 周波数ホッピング方式に基づく拡散符号系列がスパースなCDMAモデルについての統計力学的解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 吉田実加, 田中利幸, 上江洌達也
  • 学会等名: 第30回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20071100
• [学会発表] ランダムベクトル通信路におけるデカップリング原理の精密化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中村一尊, 田中利幸
  • 学会等名: 第30回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20071100
• [学会発表] 符号化CDMAシステムの情報伝送量の統計力学的評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 矢野亨, 田中利幸, David Saad
  • 学会等名: 第30回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20071100
• [学会発表] Spin glasses in wireless communications (2007)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: Viewing the World through Spin Glasses: An International Conference in Honour of David Sherrington
  • 発表場所: Oxford, United Kingdom
  • 年月日: 20070900
• [学会発表] Asymptotics of Harish-Chandra-Itzykson-Zuber integrals and free probability theory (2007)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: International Workshop on Statistical Mechanical Informatics 2007
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20070900
• [学会発表] Statistical-mechanics-based analysis of multiuser MIMO channels (2007)
  • 著者名/発表者名: Keigo Takeuchi, Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: International Workshop on Statistical Mechanical Informatics 2007
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20070900
• [学会発表] ランダムベクトル通信路における自由エネルギー分布の漸近解析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 竹内啓悟, 田中利幸
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 年月日: 20070900
• [学会発表] ランダム行列理論におけるR変換の積分とシャノン変換との間の双対構造 (2007)
  • 著者名/発表者名: 田中利幸
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 年月日: 20070900
• [学会発表] CDMA通信路における個別ユーザの周辺事後確率の評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中村一尊, 田中利幸
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 年月日: 20070900
• [学会発表] 符号化CDMAシステムの平均場描像 (2007)
  • 著者名/発表者名: 矢野亨, 田中利幸, David Saad
  • 学会等名: 日本物理学会第62回年次大会
  • 年月日: 20070900
• [学会発表] Limiting eigenvalue distributions of random matrices (2007)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: Common Concepts in Statistical Physics and Computer Science
  • 発表場所: Trieste, Italy
  • 年月日: 20070700
• [学会発表] Mean field theory of communication (2007)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: 23rd IUPAP International Conference on Statistical Physics
  • 発表場所: Genova, Italy
  • 年月日: 20070700
• [学会発表] Hierarchical decoupling principle of a MIMO-CDMA channel in asymptotic limits (2007)
  • 著者名/発表者名: Keigo Takeuchi, Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: 2007 IEEE International Symposium on Information Theory
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 20070600
• [学会発表] On dualistic structure involving Shannon transform and integrated R-transform (2007)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: 2007 IEEE International Symposium on Information Theory
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 20070600
• [学会発表] Decoupling principle in beliefpropagation- based CDMA multiuser detection algorithm (2007)
  • 著者名/発表者名: Takashi Ikehara, Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: 2007 IEEE International Symposium on Information Theory
  • 発表場所: Nice, France
  • 年月日: 20070600
• [学会発表] Mean field theory of communication over random vector channels (2007)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Tanaka
  • 学会等名: Statistical Physics and its Applications to Complex Problems in Communication
  • 発表場所: Eilat, Israel
  • 年月日: 20070300
• [学会発表] MIMO-CDMA通信路に対する階層的平均場理論 (2007)
  • 著者名/発表者名: 竹内啓悟, 田中利幸
  • 学会等名: 日本物理学会2007年春季大会
  • 年月日: 20070300
• [学会発表] CDMAマルチユーザ検出における完全汎化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中村一尊, 田中利幸
  • 学会等名: 日本物理学会2007年春季大会
  • 年月日: 20070300
• [学会発表] ランダム線形ベクトル通信路の情報伝送能力の解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 田中利幸
  • 学会等名: 第29回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20061100
• [学会発表] 確率伝搬法にもとづくCDMAマルチユーザ検出アルゴリズムにおけるデカップリング原理 (2006)
  • 著者名/発表者名: 池原崇至, 田中利幸
  • 学会等名: 第29回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20061100
• [学会発表] シグネチャ系列がスパースなCDMAモデルについての統計力学的解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 吉田実加, 田中利幸, 上江洌達也
  • 学会等名: 第29回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20061100
• [学会発表] マルチユーザMIMO-CDMA通信路のスペクトル効率のレプリカ解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 竹内啓悟, 田中利幸
  • 学会等名: 第29回情報理論とその応用シンポジウム
  • 年月日: 20061100
• [図書] Advances in Multiuser Detection(Generic multiuser detection and statistical physics) (2009)
  • 著者名/発表者名: Dongning Guo, Toshiyuki Tanaka
  • 総ページ数: 251-309
  • 出版者: Wiley