非直交アクセス方式に基づく高信頼・低遅延制御通信システムの創生

基于非正交接入方法的高可靠、低时延控制通信系统的创建

基本信息

批准号：
17J11079
负责人：
堀勇太
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J11079/
关键词：
低遅延通信 OFDM 非直交マルチアクセス超直交畳み込み符号 PAPR低減遠近問題

项目摘要

本研究では高速移動体のリアルタイム制御を実現すべく、低遅延かつ高信頼な無線通信システムの設計に取り組んだ。本年度の研究成果は以下のとおりである。1. 超直交畳み込み符号とGolay系列の融合による新たな低レート符号化OFDM方式を提案し、OFDM信号のPAPRを3dBに抑えることで電力増幅器の増幅効率を低下させることなく高い信頼性を達成できることを示した。さらに当手法を、サブキャリアホッピングを介した上りリンク非直交アクセス方式へと拡張し、ホッピングパターンの最適化によって低遅延・高信頼・高周波数効率・高電力効率化を実現した。またLTE-Aなどで採用されている直交アクセス方式であるOFDMAと提案システムを比較し、計算機シミュレーションおよび理論解析によって提案システムの優位性を明らかにした。本研究成果はIEEE Transactions on Communicationsに本年度採択され、掲載される予定である。2. 前項で提案したシステムを、受信機側である基地局に複数の受信アンテナが搭載されたいわゆるマルチユーザMIMO環境へと拡張し、演算量と信号分離性能の優れたトレードオフを達成する受信信号処理について検討した。またセルラネットワークの上りリンクにおいて非直交アクセス方式を用いる場合、ユーザごとに送信信号電力の減衰量が異なることに起因する遠近問題が特性を大きく劣化させる要因となる。本研究では超直交畳み込み符号の特性を活かして符号化率を適応的に変化させる手法を提案し、電力増幅効率の低下を招く従来の送信電力制御を行わずとも遠近問題を緩和することに成功した。本研究成果はIEEE Communications Society主催の国際会議IEEE International Conference on Communications 2018に採択され、発表される予定である。

在本研究中，我们致力于设计一种低延迟、高可靠的无线通信系统，以实现对高速移动物体的实时控制。今年的研究成果如下。 1.我们提出了一种结合超正交卷积码和Golay序列的新型低速率编码OFDM方法，通过将OFDM信号的PAPR抑制到3 dB，在不降低功放放大效率的情况下实现高可靠性表明。此外，我们将该方法扩展到使用子载波跳频的上行链路非正交接入方法，并通过优化跳频模式实现了低延迟、高可靠性、高频率效率和高功率效率。我们还将所提出的系统与OFDMA、LTE-A等中使用的正交接入方法进行了比较，并通过计算机仿真和理论分析阐明了所提出系统的优越性。这项研究成果将于今年在 IEEE Transactions on Communications 上采用并发表。 2.我们将上一节中提出的系统扩展到所谓的多用户MIMO环境，其中接收端的基站配备多个接收天线，并实现了一个在我们考虑了信号处理的计算复杂性和信号分离性能。此外，当在蜂窝网络的上行链路中使用非正交接入方法时，由每个用户的发送信号功率的衰减量的差异引起的远近问题成为使特性显着劣化的因素。在本研究中，我们提出了一种利用超正交卷积码的特性自适应改变编码率的方法，成功地缓解了远近问题，而无需使用传统的发射功率控制，从而降低了功率放大效率。这项研究成果将在 IEEE 通信学会主办的 2018 年 IEEE 国际通信会议上采用并展示。