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2022 Fiscal Year Annual Research Report

大規模MIMOシステムにおけるルースビームフォーミングの実現

Research Project

Project/Area Number 20K04460
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

西村 寿彦  北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (70301934)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 大鐘 武雄  北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (10271636)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Keywordsルースビームフォーミング / マルチユーザ大規模MIMOシステム / アンテナ選択 / 評価関数 / バイナリ差分進化 / 遺伝的アルゴリズム / アニーリング / 直接二値探索法
Outline of Annual Research Achievements

進化アルゴリズムの一手法であるバイナリ差分進化を用いて, その性能を下り回線における全ユーザのチャネル容量の総和(チャネル容量の和) など各種基準で評価した. その結果, 提案した評価関数は従来法よりも干渉抑圧およびチャネル容量の和の最大化に優れることがわかった. また, ルースビームフォーミングの問題は受信ユーザごとに独立な部分問題に分割可能であることが示唆された.
次に,送信アンテナ素子数と受信ユーザ数を種々に変化させて遺伝的アルゴリズムを用いた簡易ビーム形成を行った. その結果, 簡易ビーム形成では,ユーザ数が多くなると与干渉を十分に抑圧できなくなることから, MMSE に比較してスループットは劣化してしまうものの, 特にユーザ数が少ないときはある程度の効果がみられた.
送信アンテナ選択について,量子アニーリングを導入した.検討の結果,機械学習や遺伝的アルゴリズムに比べて,極めて短時間で同程度の性能を得られる可能性を確認した.
また,ルースビームフォーミングと分散アンテナシステムの類似性から,分散大規模MIMOシステムにおけるアンテナ選択及びユーザ選択の検討を行った.屋内環境における大規模分散アンテナシステムを想定し,ユーザ選択及びアンテナ選択の効果を評価した.検討したモデル内では,アンテナ選択については有意な改善は見られなかったものの,ユーザ選択の効果は示された.
最後に,送信ウェイト生成に直接二値探索法を適用し,その特性評価を行った.圧縮センシングや遺伝的アルゴリズムに比べて,飛躍的な計算量の削減が見込めることが分かった.今後は,直接二値探索法において,パラメータのチューニングを施し,特性改善をはかりたい.

  • Research Products

    (3 results)

All 2023 2022

All Presentation (3 results)

  • [Presentation] 大規模MIMO システムにおける直接二値探索法を用いた簡易ビーム形成法2023

    • Author(s)
      林 優太 西村寿彦, 佐藤孝憲, 小川恭孝, 萩原淳一郎, 大鐘武雄,
    • Organizer
      2023年電子情報通信学会総合大会
  • [Presentation] 分散MIMOシステムにおける疑似焼きなまし法を用いたアンテナ選択のチャネル推定誤差の影響2023

    • Author(s)
      西村健斗, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 萩原淳一郎, 佐藤孝憲,
    • Organizer
      電子情報通信学会無線通信システム研究専門委員会
  • [Presentation] 簡易ビーム形成のための送信ウェイト生成に関する検討2022

    • Author(s)
      林 優太 西村寿彦, 佐藤孝憲, 小川恭孝, 萩原淳一郎, 大鐘武雄,
    • Organizer
      電気・情報関係学会北海道支部連合大会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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