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2013 年度 実績報告書

超大容量マルチユーザMIMO無線LANシステムの超低消費電力化設計に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 22360156
研究機関九州工業大学

研究代表者

尾知 博  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (50185617)

研究分担者 吉澤 真吾  北見工業大学, 工学部, 准教授 (20447080)
黒崎 正行  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (80404094)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2014-03-31
キーワード無線LAN / MIMO通信方式 / マルチユーザMIMO
研究概要

本研究では、3Gbps以上の伝送レートを有する超大容量マルチユーザMIMO無線LANシステムのLSI化設計とその国際標準化(IEEE802.11ac)を進めた。
具体的に本研究開発では、2.5-3Gbps程度の超高速伝送レート(超大容量)を有する超低消費電力8x8MIMO無線LANシステムのチップ化設計さらにFPGA検証ボードによる実証システムの開発を4年間で実施した。また、その研究開発成果をIEEE802.11ac国際標準化委員会へ随時技術提案を実施し、そのうち2件が採択され、本研究開発の方式を国際標準化の一部とする目的も達成できた。
学術的な研究成果は以下の通りである。まず、下りリンクマルチユーザMIMOシステムにおいて、線形プリコーディングよりもユーザ検出が優れる非線形プリコーディングに
ついて着目し、Tomlison-Harashima(TH)プリコーディングのデジタル回路設計を行った。THプリコーダはLQ分解と重み付け回路から構成されて、LQ分解は浮動小数点数演算を実行するプロセッサ、重み付け回路は固定小数点数演算回路で実装している。LQ分解と重み付け回路の計算順序やデータフローを工夫することで従来設計よりも最大15%の消費電力低減を達成した。
さらに、従来において未踏分野である、8x8以上のMIMOシステムのチップ化設計およびそのマルチユーザ無線システムとしてのFPGAプロトタイプボードにより実装が成功し、学術的に高い新規性とインパクトを与えたと考えている。また、一連の国際標準化活動は国家的科学技術戦略という観点からも非常に重要であり、今後も継続していきたい。

現在までの達成度 (区分)
理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Novel THP Scheme with Minimum Noise Enhancement for Multi-User MIMO Systems2013

    • 著者名/発表者名
      Shogo FUJITA,Leonardo LANANTE Jr.,Yuhei NAGAO, Masayuki KUROSAKI,and Hiroshi OCHI
    • 雑誌名

      IEICE TRANSACTIONS on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E96-A ページ: 1340-1347

    • DOI

      10.1587/transfun.E96.A.1340

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Hardware Design of Multi Gbps RC4 Stream Cipher,2013

    • 著者名/発表者名
      Thi Hong Tran, Leonardo Lanante, Yuhei Nagao, Hiroshi Ochi
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E96-A ページ: 2120-2127

    • DOI

      10.1587/transfun.E96.A.2120

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Channel Features on Parameters of Genetic Algorithm for MIMO Detection2013

    • 著者名/発表者名
      Kazi Obaidullah, Constantin Siriteanu, Shingo Yoshizawa, Yoshikazu Miyanaga
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E96-A ページ: 1984-1992

    • DOI

      10.1587/transfun.E96.A.1984

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A VLSI Design of a Tomlinson-Harashima Precoder for MU-MIMO Systems Using Arrayed Pipelined Processing2013

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Shimazaki, Shingo Yoshizawa, Yasuyuki Hatakawa, Tomoko Matsomoto, Satoshi Konishi, Yoshikazu Miyanaga
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E96-A ページ: 2114-2119

    • DOI

      10.1587/transfun.E96.A.2114

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-Power Dynamic MIMO Detection for a 4x4 MIMO-OFDM Receiver2013

    • 著者名/発表者名
      Nozomi Miyazaki, Shingo Yoshizawa, Yoshikazu Miyanaga
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E97-A ページ: 306-312

    • DOI

      10.1587/transfun.E97.A.306

    • 査読あり
  • [学会発表] Effectiveness of Cover and Reflector in Receiver Antennas for MIMO Line-of-Sight Channels

    • 著者名/発表者名
      Shingo Yoshizawa
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC)
    • 発表場所
      Hilton Metropole (ロンドン、イギリス)
  • [学会発表] Complexity Reduction for High Order MIMO Decoder Using Block Diagonalization

    • 著者名/発表者名
      Yuji Yokota, Hiroshi Ochi
    • 学会等名
      International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems (ISPACS),
    • 発表場所
      Naha Okinawa
  • [備考] Wireless Communication Group

    • URL

      http://dsp.cse.kyutech.ac.jp/research/MIMO/MIMO.html

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公開日: 2015-05-28  

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