2020 Fiscal Year Annual Research Report
ランダム行列理論を応用したレートレス符号化変調方式の創出
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18H01441
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
竹内 啓悟 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30549697)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 情報通信工学 / 情報理論 / ランダム行列理論 / 符号化変調 / メッセージ伝播法 / 近似的メッセージ伝播法 / 期待値伝播法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在の無線通信では、通信路の環境に応じて符号化や変調方式を切り替える適応変調によって、伝送レートの調節を行っている。しかし、適応変調には、(i)符号化や変調方式の切り替え基準の設計は容易でない、(ii)切り替え失敗時に伝送レートの損失が大きい、という欠点がある。これらの適応変調の欠点を克服するレートレス伝送方式として、スパース重ね合わせ符号の研究を行ってきた。
スパース重ね合わせ符号では、辞書行列の設計が重要となる。これまでに提案された辞書行列は、辞書を独立なガウス乱数を使って構成するため、情報理論的な性能は優れているものの、辞書をメモリ上に保存することさえ困難で、実装は到底不可能であるという問題点があった。そのため、ランダムな辞書の構成と比較して性能劣化を最小限に抑制した上で、実装に適した代数構造を辞書に導入する必要があった。
このような辞書行列のクラスとして直交不変性を満たす辞書行列を想定した場合の状態発展法による理論解析結果から、期待値伝播法（EP）は辞書行列の条件数が大きい場合にも収束性が保証されることがわかっている。条件数が大きい場合に近似的メッセージ伝播法（AMP）の収束性は著しく悪化することが知られているので、EPが適した問題として、フェーディング通信路を検討した。この通信路ではフェーディングの影響を考慮した実効的な辞書行列の条件数が大きくなる。AMP復号法とEP復号法の性能を数値的に比較した結果、フェーディングがない場合には両者の性能は同等であったものの、フェーディングを考慮した場合には、EP復号法の方が優れた性能を達成できることを確認した。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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