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2013 年度 実績報告書

電波伝搬測定に基づくMIMO通信容量の評価とその改善に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 23360166
研究機関北海道大学

研究代表者

小川 恭孝  北海道大学, 情報科学研究科, 特任教授 (70125293)

研究分担者 大鐘 武雄  北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (10271636)
西村 寿彦  北海道大学, 情報科学研究科, 助教 (70301934)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワードMIMOチャネル / 時変動チャネル / チャネル予測 / ARモデル / 線形予測 / ラグランジュ外挿
研究概要

プリコーディングを行うMIMOシステムにおいては,送信側でチャネル情報を必要とする.時変動環境では,得られたチャネル情報と実際に信号を伝送するときのチャネル特性は異なるため,干渉が発生し,特性が劣化する.特にマルチユーザMIMOシステムの下り回線においては,ユーザ間干渉が深刻な問題となる.本研究では,実際に信号を送信する時刻のチャネルを予測することにより,この劣化を軽減することを目的として以下の成果を得た.
1.チャネル予測法として,ARモデルに基づく線形予測法と単純な外挿法(ラグランジュ外挿法)を採用し,マルチユーザMIMOシステムの評価を行った.前者については, Jakes環境を仮定し,最大ドップラー周波数を用いて予測係数を求める手法を定式化した.一方,ラグランジュ外挿法は過去のチャネルの値を取る多項式を用いて予測を行う手法であり,簡易な予測法である.
2.屋内において測定された2端末を収容するマルチユーザMIMOシステムの下り回線について,上記二つのチャネル予測法を適用し,評価を行った.送信側である基地局には4個のアンテナ素子,各ユーザ端末には2個の受信アンテナが設置されている.基地局の送信ウエイトは上述の手法によって予測されたMIMOチャネルを用いて,ブロック対角化によりユーザ間干渉を除去し,E-SDMにより各ユーザ端末へマルチストリーム伝送を行うこととした.
3.最大ドップラー周波数18.6 Hzの環境(5.275 GHzで秒速1.06 mの歩行速度)では,パケット誤り率とスループットの観点から,ARモデルに基づく線形予測法に関しては3次の場合が最適であること,ラグランジュ外挿法に関しては2次関数を用いることが最適であることが分かった.また,これらの予測により,規格化予測範囲が0.1波長以内ではスループットの劣化が10%以下に軽減されることが明らかになった.

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

    (5件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] 時変動環境におけるマルチユーザMIMOシステム2014

    • 著者名/発表者名
      小川恭孝, 西村寿彦,大鐘武雄
    • 雑誌名

      電子情報通信学会誌

      巻: 97 ページ: 285-289

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Behavior of a Multi-User MIMO System in Time-Varying Environments2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Ogawa, K. Yamaguchi, H. P. Bui, T. Nishimura, T. Ohgane
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: vol. E96-B, no. 10 ページ: 2364-2371

    • DOI

      10.1587/transcom.E96.B.2364

    • 査読あり
  • [学会発表] チャネル推定誤差環境下におけるチャネル予測を用いたマルチユーザMIMOシステムに関する考察2014

    • 著者名/発表者名
      山口歌奈子,小川恭孝,西村寿彦,大鐘武雄
    • 学会等名
      2014年電子情報通信学会総合大会
    • 発表場所
      新潟大学(新潟県新潟市)
    • 年月日
      20140318-20140321
  • [学会発表] 時変動マルチユーザMIMOシステムにおけるチャネル予測手法の効果に関する考察2013

    • 著者名/発表者名
      山口歌奈子,小川恭孝,西村寿彦,大鐘武雄
    • 学会等名
      電子情報通信学会アンテナ・伝播研究会
    • 発表場所
      松江テルサ(島根県松江市)
    • 年月日
      20131120-20131122
  • [学会発表] Considerations on a Multi-User MIMO System Using Channel Prediction Based on an AR Model2013

    • 著者名/発表者名
      K. Yamaguchi, H. P. Bui, Y. Ogawa, T. Nishimura, T. Ohgane
    • 学会等名
      2013 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium
    • 発表場所
      Hilton Orland Lake Buena Vista (USA)
    • 年月日
      2013-04-09

URL: 

公開日: 2015-05-28  

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