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2012 年度 実績報告書

統計力学的手法による適応信号処理の解析的研究

研究課題

研究課題/領域番号 24360152
研究種目

基盤研究(B)

研究機関関西大学

研究代表者

三好 誠司  関西大学, システム理工学部, 教授 (10270307)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2016-03-31
キーワードFXLMSアルゴリズム / 適応フィルタ / 能動騒音制御 / 情報統計力学 / 自己平均性 / 学習曲線
研究概要

研究の開始にあたって、まず、解析の対象となるモデルを設定した。そのモデルに基づき、システムの動的ふるまいを少数の巨視的変数で記述した。ここで巨視的変数としては、適応フィルタ係数ベクトルと未知システムの類似度を扱う。適応フィルタのタップ長が十分長い条件において成り立つ自己平均性に基づき、巨視的変数のダイナミクスを記述する連立微分方程式を決定論的な形で導出した。このとき、二次経路(二次音源スピーカからエラーマイクロホンを含む伝搬系)の影響により適応フィルタ係数ベクトルの中には過去のタップ入力ベクトルの影響が入っているので、この相関を注意深く取り扱う必要がある。導出される決定論的連立微分方程式にはいくつかのサンプル平均、すなわち入力に関する期待値が含まれることになるのでこれを解析的に計算した。これらのサンプル平均を連立微分方程式に代入し、解析的、あるいは数値的に解くことにより、巨視的変数のダイナミクスを理論的に求めた。さらに、その結果を用いて、二乗平均誤差を理論的に計算した。その際、入力の相関関数を導入することにより、参照信号が白色である場合だけでなく、有色である場合も含む理論を構築することができた。以上の理論の結果は、並行して行う計算機実験の結果と比較することにより検証した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初計画していた白色参照信号の場合の解析に加え、入力信号の相関関数を導入することにより、有色参照信号を扱える理論を構築することができた。このことより、当初の計画以上に進展していると言える.

今後の研究の推進方策

未知システムと適応フィルタが線形であり、未知システムが時不変である基礎的な条件においてはすでに理論解析の結果が得られた。計算機実験との比較により、その正当性が検証された。引き続き、本手法による解析を深め、より複雑で現実的な条件に理論を拡張してゆく予定である。

次年度の研究費の使用計画

当初計画よりも進展があったため、次年度に予定していた学会発表を平成24年度中に行う必要が生じた。このことにより当初予定していた以上の旅費が必要となったため、前倒し支払請求を行った。実際に必要な旅費は前倒し支払い請求の額よりも少なかったため残額が生じた。次年度はこの残額も活用して研究を進める。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Self-consistent signal-to-noise analysis of CDMA multiuser detection with M-ary phase-shift keying2013

    • 著者名/発表者名
      Kato, H., Okada. M., and Miyoshi, S.
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 82 ページ: 023802(3pages)

    • DOI

      10.7566/JPSJ.82.023802

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Statistical mechanics of on-line ensemble teacher learning through a novel perceptron learning rule ,2012

    • 著者名/発表者名
      Hara, K. and Miyoshi, S.,
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 81 ページ: 064002(6pages)

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.064002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Image segmentation and restoration using switching state-space model and variational Bayesian method2012

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa. R., Takiyama, K., Okada, M., and Miyoshi. S.,
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 81 ページ: 094802(7pages)

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.094802

    • 査読あり
  • [学会発表] M元PSK-CDMAの統計力学2013

    • 著者名/発表者名
      加藤弘之, 岡田真人, 三好誠司
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-27
  • [学会発表] 半教師あり学習の統計力学的解析2013

    • 著者名/発表者名
      山崎智大, 三好誠司
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-27
  • [学会発表] 動く教師集団からのオンライン学習 -線形モデルの場合-2013

    • 著者名/発表者名
      鍋谷崇裕, 三好誠司
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2013-03-27
  • [学会発表] 大画像の複層ベイズ超解像と位置ずれ推定に関する検討2013

    • 著者名/発表者名
      木下俊貴, 三好誠司
    • 学会等名
      情報処理学会MPS研究会
    • 発表場所
      武雄市文化会館
    • 年月日
      2013-02-27
  • [学会発表] Statistical-mechanics approach to signal processing -Theoretical analysis of FXLMS algorithm-2013

    • 著者名/発表者名
      三好誠司
    • 学会等名
      IEEE Signal Processing Society Kansai Chapter
    • 発表場所
      関西大学(招待講演)
    • 年月日
      2013-01-28
  • [学会発表] M-ary PSKによるCDMA通信の情報統計力学的解析2012

    • 著者名/発表者名
      加藤弘之, 岡田真人, 三好誠司
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2012-12-08
  • [学会発表] 複層MRFに基づくベイズ超解像と位置ずれパラメータに関する一検討2012

    • 著者名/発表者名
      田中数馬, 木下俊貴, 三好誠司
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2012-12-08
  • [学会発表] 変分ベイズ法と変分自由エネルギー最小化を用いた画像の修復と領域分割2012

    • 著者名/発表者名
      萱野健太, 岡田真人, 三好誠司
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2012-12-08
  • [学会発表] 多数の動く教師が存在するオンライン学習に関する統計力学的解析2012

    • 著者名/発表者名
      鍋谷崇裕, 三好誠司
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2012-12-08
  • [学会発表] レプリカ交換を用いたマルコフ連鎖モンテカルロ法による制約充足問題の解の計数2012

    • 著者名/発表者名
      山崎高寛, 三好誠司
    • 学会等名
      電気関係学会関西連合大会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2012-12-08
  • [学会発表] 大画像の複層ベィズ超解像と位置ずれ推定に関する検討2012

    • 著者名/発表者名
      木下俊貴, 三好誠司
    • 学会等名
      第15回情報論的学習理論ワークショップ
    • 発表場所
      筑波大学東京キャンパス
    • 年月日
      2012-11-07
  • [学会発表] 入力が白色でない適応フィルタの統計力学2012

    • 著者名/発表者名
      三好誠司, 梶川嘉延
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2012-09-18
  • [学会発表] FXLMSアルゴリズムの統計力学的解析とその精度,2012

    • 著者名/発表者名
      三好誠司, 梶川嘉延
    • 学会等名
      電子情報通信学会信号処理研究会
    • 発表場所
      大阪大学中之島キャンパス
    • 年月日
      2012-05-24
  • [備考]

    • URL

      http://www2.itc.kansai-u.ac.jp/~miyoshi/cnt/gyoseki.html

URL: 

公開日: 2014-07-16  

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