| 研究課題/領域番号 |
19K04373
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
大内 浩司 静岡大学, 工学部, 准教授 (50313937)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 光無線通信 / 直交周波数分割多重 / 強度変調 / コードシフトキーイング |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，光無線通信に直交周波数分割多重（OFDM）方式を応用することを念頭に置き，OFDM信号上でコードシフトキーイング（CSK）による情報伝送を行う方式を研究している．OFDM信号上でCSKを実現するために，本研究ではOFDM信号に対するプリコーディング技術に着目している．これにより，情報伝送効率の向上と誤り率特性の改善の両方が期待できる．令和３年度の研究実績の概要を以下に示す．
1. 前年度に引き続き，OFDM方式におけるサブキャリアを幾つかのグループに分割し，それぞれのグループに対してプリコーディングを行う方式（以下，本方式）について研究を進めた．令和３年度においても，プリコーディング行列を構成するZadoff-Chu系列の生成パラメータの調整を行ってきた．しかしながら，フェージング伝送路における本方式の特性を大きく改善するようなプリコーディング行列の生成には至っていない．その一方で，プリコーディング行列の構成を解析したことにより，プリコーディングに要する計算量を大幅に削減できる見通しが立てられた．プリコーディングにかかる計算量の削減は本方式においても解決すべき課題であるため，有意義な進展と言える．
2. 前年度に引き続き，プリコーディングに用いる行列として加重分数次フーリエ変換で用いられる変換行列の利用を研究した．特に，レイリーフェージング伝送路において，キャリア周波数オフセットやブロック時間オフセットをブラインド推定する方法の研究を進め，OFDM方式における従来のブラインド推定法よりも優れた推定性能が得られることを明らかにした．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
令和３年度は主に以下の事項を達成した．下記1に示すとおり，フェージング伝送路での本方式の特性改善につながるプリコーディング行列の生成には至っておらず，研究の進捗が滞っていると考えられる．
1. 本方式では，特にフェージング伝送路でも互いを弁別しやすいプリコーディング行列を生成・使用しなければならない．この目的のために前年度から引き続き，プリコーディング行列を構成するZadoff-Chu系列の生成パラメータの調整を行ってきた．特に各パラメータの影響を明らかにするために，Zadoff-Chu系列に基づくプリコーディング行列の構造の解析を進めた．しかしながら，本方式のビット誤り率特性を大きく改善するようなパラメータの設定およびプリコーディング行列の生成はできていない．ただし，Zadoff-Chu系列に基づくプリコーディング行列の構造の解析を進めたことにより，副次的な成果として，プリコーディングに要する計算量を大幅に削減できる見通しが立てられた．
2. 本方式でも用いているプリコーディング技術は元来，OFDM信号のピーク電力低減を促す技術である．上記1に記したように，プリコーディングに要する計算量を大幅に低減できる見通しがついたため，OFDM信号のピーク電力低減についても，効率的にそれを行う手法のヒントを得ることができた．
3. プリコーディングに用いる行列として加重分数次フーリエ変換で用いられる変換行列の利用を引き続き検討した．この変換行列を利用することにより，受信側でキャリア周波数オフセットやブロック時間オフセットのブラインド推定が可能となる．この推定法をフェージング伝送路に適用し，その推定性能を解析した．その結果，レイリーフェージング通信路を想定した場合に，OFDM方式における従来のブラインド推定法よりも優れた推定性能が得られることを明らかにした.
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| 今後の研究の推進方策 |
令和４年度は、令和３年度までの研究成果を踏まえ，主に以下の事項に取り組む．
1. 本方式では，互いを弁別しやすいプリコーディング行列の生成が課題となっている．令和４年度も引き続き，Zadoff-Chu系列の生成パラメータの調整を行い，弁別がしやすいプリコーディング行列の生成についての研究を進める予定である．また，例えば，使用する変調シンボル点の配置の変更など，行列の生成とは別の観点からも本方式の改良を行い，特にフェージング伝送路でのビット誤り率特性の改善を目指す予定である．
2. プリコーディングに要する計算量の削減の目処がついたため，これを応用する研究を進める．元来，プリコーディングの技術はOFDM信号のピーク電力の低減に使われている技術であるため，OFDM信号のピーク電力低減方法への応用を進める．特に，従来の低減方法よりも簡易で効果的なピーク低減方法の提案とその性能解析を進める予定である．
3. 前年度に引き続き，加重分数次フーリエ変換の変換行列をプリコーディングに用いる研究を進める．これまでも，受信側でキャリア周波数オフセットやブロック時間オフセットをブラインド推定する方法の研究を進めてきたが，令和４年度は，これらの同時推定など，汎用性の観点での改善を視野に入れて研究を進める予定である．
4. これまでの研究成果をまとめ，学会発表や論文執筆を進める予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウィルスの流行が続いているため，令和３年度開催の学会・研究会はオンライン開催になった．そのため，当初予定していた出張旅費の使用が少なくなり，次年度での使用を申請した．これについては，出張旅費の他，実験設備の購入や，論文誌投稿費用などに充当する予定である．
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