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2016 年度 実施状況報告書

無線制御通信システムのためのプロトコル設計

研究課題

研究課題/領域番号 26820143
研究機関国立情報学研究所

研究代表者

金子 めぐみ  国立情報学研究所, アーキテクチャ科学研究系, 准教授 (10595739)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード無線通信 / 無線資源割り当て / M2M / 制御通信システム / 圧縮センシング
研究実績の概要

本研究は,フィードバック制御システムや物と物が通信するM2M(Machine to Machine)システムのための高信頼かつ低遅延の無線通信を実現するプロトコル設計を目的とする.特に,近年, 応用数学や信号処理の分野で革命とも言うべき変革を起こしつつある圧縮センシングの技術を取り入れることによって,貴重な無線資源・エネルギー資源の消費量を低減しつつ,信頼性・品質が高く,かつフィードバック制御システムの要求を達成可能な無線通信プロトコル設計を目的とする.
平成28年度はまず,現実的なフィードバック制御システムの一応用例として,無線LANに基づくCommunication-Based Train Control (CBTC)システムに注目し,前年度に考案したアクセス制御法に基づいた プロトコルを提案した.特に,MIMO伝送を想定し,通信に必要な通信路情報等の交換法なども含めた具体的な通信プロトコルを設計した.更にアウテージ確率・遅延時間の性能解析を行った.計算機シミュレーションにより,提案プロトコルを現実的な条件の下で評価し,従来法に比べて制御性能を改善 できることを明らかにした.
更に,M2M無線センサーネットワークを対象に本研究のアプローチの汎用化を目指した.特徴として,圧縮センシング・グラフ信号処理を活用したアクセス制御法を考案した.

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

平成28年は概ね計画通り研究を進めることが出来た.以下に具体的に達成された項目を示す.
1.通信路情報等の交換法なども含めた具体的な通信プロトコルを設計: MIMO伝送を用いたCBTCシステムにおいて現実的な環境のための通信プロトコルを設計した.
2.提案プロトコルを現実的な条件の下で評価:計算機シミュレーションを行い,従来法に比べてアウテージ確率・遅延・制御性能を改善できることを明らかにした.
3.提案アプローチの汎用化:今までの研究成果を基に,M2M無線センサーネットワークのためのアクセス制御法を考案した.

今後の研究の推進方策

期間延長された最終年度では,提案したCBTCのための通信プロトコル・解析・特製評価等,これまでに得られた研究成果全体を論文にまとめる.また,国際会議・セミナーでも本研究の結果を発表する.

次年度使用額が生じた理由

H28年度後半で特に良好な研究成果が得られたため,本分野のトップカンファレンスであるIEEE国際会議で発表することにした.論文投稿はH28年度内に行ったが,国際会議はH29年度に開催されるため,未使用額が生じた.
更に,本課題の研究成果をIEEEトップジャーナルへの投稿を決定したため,H29年度に発生する論文掲載料に使用する.

次年度使用額の使用計画

国際会議IEEE VTC-Fall (Montreal, Canada)で研究成果発表 : 旅費・学会参加費 (約55万円)
IEEEトップジャーナル 論文掲載料 (約15万円)

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [国際共同研究] New Jersey Institute of Technology(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      New Jersey Institute of Technology
  • [国際共同研究] Aalborg University(Denmark)

    • 国名
      デンマーク
    • 外国機関名
      Aalborg University
  • [国際共同研究] University Paris-Sud(France)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      University Paris-Sud
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      1
  • [雑誌論文] Distributed Resource Allocation with Local CSI Overhearing and Scheduling Prediction for OFDMA Heterogeneous Networks2017

    • 著者名/発表者名
      M. Kaneko, T. Nakano, K. Hayashi, T. Kamenosono and H. Sakai
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Vehicular Technology

      巻: 66 ページ: 1186-1199

    • DOI

      10.1109/TVT.2016.2555840

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Self-Organized Inter-Cell Interference Coordination Based on Partial CSI Sharing in Heterogeneous Networks Employing Cell Range Expansion2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kamenosono, M. Kaneko, K. Hayashi, L. Boukhatem
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: E99-B ページ: 1780-1788

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Lattice Reduction-Aided Detection for Overloaded MIMO using Slab Decoding2016

    • 著者名/発表者名
      R. Hayakawa, K. Hayashi, M. Kaneko
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Communications

      巻: vol. E99-B ページ: 1697-1705

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Direction-Of-Arrival Estimation via Khatri-Rao Subspace Using Compressed Sensing2016

    • 著者名/発表者名
      H. Mukumoto, K. Hayashi and M. Kaneko
    • 学会等名
      APSIPA Annual Summit and Conference (APSIPA ASC 2016)
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2016-12-13 – 2016-12-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Adaptive Modulation and Coding scheme for Communication-Based Train control systems using WLAN2016

    • 著者名/発表者名
      Q. Dong, K. Hayashi, M. Kaneko
    • 学会等名
      WCQワークショップ
    • 発表場所
      長野県・長野市
    • 年月日
      2016-10-06 – 2016-10-07
  • [学会発表] A New Adaptive Modulation and Coding Method for Communication-Based Train Control Systems Using WLAN2016

    • 著者名/発表者名
      Q. Dong, K. Hayashi, M. Kaneko
    • 学会等名
      6th IFAC Workshop on Distributed Estimation and Control in Networked Systems
    • 発表場所
      東京都・港区
    • 年月日
      2016-09-08 – 2016-09-09
    • 国際学会
  • [学会発表] クラウド無線アクセスネットワークのためのフロントホール制約を考慮したビームフォーミング法の一検討2016

    • 著者名/発表者名
      香月 諒大・金子 めぐみ・林 和則
    • 学会等名
      CQ研究会
    • 発表場所
      茨城県・つくば市
    • 年月日
      2016-08-29 – 2016-08-30
  • [学会発表] 不完全なパケット衝突検出機能を持つ無線LANシステムにおけるCSMAプロトコルのスループット解析2016

    • 著者名/発表者名
      金子めぐみ・廣瀬智央
    • 学会等名
      CQ研究会
    • 発表場所
      茨城県・つくば市
    • 年月日
      2016-08-29 – 2016-08-30
  • [学会発表] クラウド無線アクセスネットワークのためのフロントホール制約を考慮したビームフォーミング法の一検討2016

    • 著者名/発表者名
      香月 諒大・金子 めぐみ・林 和則
    • 学会等名
      CQ研第2種研究会
    • 発表場所
      茨城県・つくば市
    • 年月日
      2016-08-28

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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