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2011 年度 実施状況報告書

MIMO-OFDM無線通信における低消費電力適応型MIMO検出器LSIの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23700049
研究機関北海道大学

研究代表者

吉澤 真吾  北海道大学, 情報科学研究科, 助教 (20447080)

研究期間 (年度) 2011-04-28 – 2014-03-31
キーワード無線通信 / VLSI設計 / MIMO検出 / 低消費電力 / 可変動作電圧
研究概要

モバイル無線端末では時々刻々変化する通信環境に追従する必要があり、MIMO検出処理の高速化は必要不可欠であるが、端末を移動しない時間帯では通信環境がさほど変動しないのでMIMO検出処理の回数を減らしたり、処理時間の遅延制約を緩和することで通信性能を犠牲にせずに低消費電力化が可能である。提案する適応型MIMO検出器では回路動作速度や動作電圧を動的に変化させる機構と適応アルゴリズムが動作するコントローラ回路を導入して電力制御を行う。適切な電圧や回路動作速度パラメータを与えるアルゴリズム開発やLSI化を行った。 マルチパスフェージング環境下において伝搬路の時間変動が大きい場合はパケット毎に伝搬路推定と逆行列計算を行い、時間変動が小さい場合は前のパケットで計算した逆行列を再利用する動的MIMO検出手法を提案した。MIMO検出処理の回路動作速度を動的制御することで消費電力を低減することが可能である。最適な回路動作速度を決定するため速度推定部ではドップラー周波数推定やパケット送受成否による速度決定手法を開発した。MIMO検出回路では回路速度推定部とクロック周波数制御部、動作電圧制御部の新規モジュールを従来回路に挿入する。設計した回路はクロック周波数1~160MHz,動作電圧0.33V~1Vの範囲で動作する。最も回路動作速度を遅くできる場合でMIMO検出回路の消費電力を1/45にまで低減することができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の計画通り、MIMO検出器LSI低消費電力化のための適応アルゴリズム開発及び回路設計、消費電力特性解析を行うことができた。

今後の研究の推進方策

MIMO検出器適応アルゴリズムを動作させる回路モジュールが未設計であるが、研究計画では平成24年度で設計する予定であり、計画通り回路を完成させることを目指す。

次年度の研究費の使用計画

-

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Design of Area- and Power-Efficient Pipeline FFT Processors for 8x8 MIMO-OFDM Systems2012

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

      IEICE Transactions on Fundamentals

      巻: Vol.E95-A No.2 ページ: 550-558

    • DOI

      DOI: 10.1587/transfun.E95.A.550

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variable Wordlength Soft-Decision Viterbi Decoder for Power-Efficient Wireless LAN2012

    • 著者名/発表者名
      Jaeseong Kim, Shingo Yoshizawa, Yoshikazu Miyanaga
    • 雑誌名

      Integration, the VLSI Journal

      巻: Vol.45 Issue 2 ページ: 132-140

    • DOI

      doi:10.1016/j.vlsi.2011.10.002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development and Outdoor Evaluation of an Experimental Platform in an 80-MHz Bandwidth 2x2 MIMO-OFDM System in 5.2-GHz Band2011

    • 著者名/発表者名
      Hisayoshi Kano, Shingo Yoshizawa, Takashi Gunji, Shougo Okamoto, Morio Tawarayama, Yoshikazu Miyanaga
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Information and Systems

      巻: Vol.E94-D No.12 ページ: 2400-2408

    • DOI

      DOI: 10.1587/transinf.E94.D.2400

    • 査読あり
  • [学会発表] Development of an ASIP-Based Singular Value Decomposition Processor in SVD-MIMO Systems2011

    • 著者名/発表者名
      Takaya Kaji, Shingo Yoshizawa, Yoshikazu Miyanaga
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems (ISPACS)
    • 発表場所
      インペリアル メーピン (チェンマイ、タイ)
    • 年月日
      2011年12月8日
  • [学会発表] LSI Development of 8x8 Single-User MIMO-OFDM for IEEE 802.11ac WLANs2011

    • 著者名/発表者名
      Shingo Yoshizawa, Daisuke Nakagawa, Nozomi Miyazaki, Takaya Kaji, Yoshikazu Miyanaga
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Communications and Information Technologies (ISCIT)
    • 発表場所
      金溪山庄(杭州、中国)
    • 年月日
      2011年10月13日
  • [学会発表] Low-Power Dynamic MIMO Detection for a 4x4 MIMO-OFDM Receiver2011

    • 著者名/発表者名
      Nozomi Miyazaki, Shingo Yoshizawa, Yoshikazu Miyanaga
    • 学会等名
      IEEE International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems (ISPACS)
    • 年月日
      20111200
  • [産業財産権] MIMO検出装置2011

    • 発明者名
      宮永 喜一, 吉澤 真吾
    • 権利者名
      宮永 喜一, 吉澤 真吾
    • 産業財産権番号
      特許: 2011-097101
    • 出願年月日
      2011年04月25日

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公開日: 2013-07-10  

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