2021 Fiscal Year Research-status Report
IoTの本格普及に向けた、衝突した端末信号の分離・復調技術の開発
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20K04465
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
上原 一浩 岡山大学, 自然科学学域, 教授 (10221798)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
冨里 繁 岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (60362951)
田野 哲 岡山大学, 自然科学学域, 教授 (80378835)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 蓄積一括無線信号処理 / 信号分離 / IoT / 無線アクセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
身の回りの殆どのデバイスに無線機能が搭載され、5Gも実用化されつつあり、IoTの本格普及が間近である。しかし数百億個のIoT端末が世界中に偏在し、限られた周波数資源の中でセンサ端末等の低機能の無線端末が無秩序に通信し、衝突や干渉により従来の受信機ではデータが受信出来なくなり、時に人々の安心安全をも脅かすという課題がある。本研究では、広帯域受信スペクトルを一旦クラウドに蓄積し、過去・現在・未来のデータを用いて一括信号処理することにより、従来の受信機では実現できない、衝突した信号や干渉を受けたIoT/M2M端末信号の分離・復調技術の確立を目指す。抜本的な周波数有効利用実現の可能性を秘めた本技術の確立により、今後のIoTの本格普及に対応可能な次世代の無線通信インフラの実現に貢献していく。本年度は、提案した特徴量復調方式について検討を進め、様々な条件における信号分離・復調性能と適用領域を明らかにし、研究目的の達成を目指した。
基本的な変調方式（BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM）について、また1シンボル内に連続して位相が変化する変調方式としてGMSKについて、更に1シンボル内に位相遷移が加えられる変調方式としてπ/4シフトQPSKについて、短時間フーリエ変換（STFT）の窓関数を変えた場合の性能評価を行い、矩形、ハニング、ハミング、ブラックマンについて各特性を明らかにしてきたが、更にDU比、干渉波の数、窓ずらし幅等の様々な条件を変えた場合の性能評価を行い、同期検波方式及び提案した特徴量復調方式による信号の分離・復調性能を定量的に明らかにした。加えて、マルチキャリア信号伝送方式であるOFDMに対する信号分離・復調性能の評価にも着手した。更に所望波と干渉波の変調方式が異なる場合の信号分離・復調性能を明らかにし論文にまとめ、採録された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は、当初計画に従い、同期検波方式及び提案した特徴量復調方式について、詳細なパラメータスタディを進め、様々な条件における信号分離・復調性能と適用領域を明らかにし、研究目的の達成を目指した。
基本的な変調方式（BPSK、QPSK、8PSK、16QAM、64QAM）について、また1シンボル内に連続して位相が変化する変調方式としてGMSKについて、更に1シンボル内に位相遷移が加えられる変調方式としてπ/4シフトQPSKについて、短時間フーリエ変換（STFT）の窓関数を変えた場合の性能評価を行い、矩形、ハニング、ハミング、ブラックマンについて各特性を明らかにしてきたが、更にDU比、干渉波の数、窓ずらし幅等の様々な条件を変えた場合の性能評価を行い、同期検波方式及び提案した特徴量復調方式による信号の分離・復調性能を定量的に明らかにした。加えて、マルチキャリア信号伝送方式であるOFDMに対する信号分離・復調性能の評価にも着手した。更に所望波と干渉波の変調方式が異なる場合の信号分離・復調性能を定量的に明らかにし論文にまとめ、採録された。
これまでの信号分離・復調性能評価は、理想的な送受信環境を想定して行ってきたが、実際の無線通信システムでは、送受信機の特性は、IQインバランスなどの劣化要因や性能のばらつきなどにより、振幅、位相の誤差や非線形性が生じるため、送信機の劣化要因として位相ノイズ、非線形性、IQインバランス、及び装置内の干渉雑音（ホワイトノイズ）を考慮した場合の信号分離・復調性能の評価にも着手した。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的に当初の研究実施計画に沿って研究を推進していく。信号分離・復調アルゴリズムの検討と性能評価に関し、2020～2021年度は、理想的な送受信環境を想定した場合の性能評価を行ってきたが、今後は実際の伝搬路の特性、及び実際の送受信機の特性を踏まえた、詳細なパラメータスタディを多面的・多角的に行うことにより、提案した特徴量復調方式の性能を定量的に明らかにし、信号分離・復調アルゴリズムにフィードバックし、実用化に向けて、提案技術の有効性と適用限界を明らかにしていく。特に、実際の伝搬路における、マルチパス・フェージング、ドップラーシフト等の影響を受けた場合について、また、実際の送受信機特性の不完全性に起因する振幅偏差や位相変移等の影響を定量的に明らかにしていく。マルチキャリア信号に対する分離・復調性能を明らかにするために、OFDMについての評価評価を更に進めていく。引き続き得られた研究成果の外部発表を精力的に行っていく。
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| Causes of Carryover |
コロナの影響により旅費の支出について計画額との差分が生じた。次年度の旅費の一部として使用する。
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