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講演抄録/キーワード
講演名 2017-06-23 11:10
アンテナ毎送信電力制限下におけるシステムスループットの最大化を目的としたホタルアルゴリズムを用いたMassive MIMOビームフォーミング制御の検討
河合健斗山中貴司東京理科大)・立石貴一NTTドコモ)・樋口健一東京理科大
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抄録 (和) 本稿では,アンテナ毎の送信電力に制限がある下りリンクMassive MIMO (multiple-input multiple-output)において,様々に定義されたシステムスループットの最大化を目的としたホタルアルゴリズム(FA: firefly algorithm)を用いたビームフォーミング(BF: beamforming)制御について検討する.Massive MIMOでは,チャネル状態情報に基づくBF制御が多数のアンテナの使用による電力利得や空間多重されたストリーム間の干渉抑圧のために必須であるが,多数の送信アンテナ毎に用意される電力増幅器の能力は限定的なため,送信アンテナ毎の送信電力の最大値には厳しい制限が設けられると考えられる.アンテナ毎送信電力制限下における送信BFの最適化の問題は一般に複雑であり,本稿では,先に検討した群知能の一種であるFAを用いた送信BF制御法を拡張することにより,周波数利用効率とユーザ間の公平性の観点から様々に定義されたシステムスループットの最大化を目指す.ホタルの位置をBF行列に,BF行列から計算されるシステムスループット最大化のためのメトリックをホタルの明るさと見立てることにより,FAをBF制御に適用する.計算機シミュレーションにより,システムスループットして,算術平均,幾何平均,調和平均,最小ユーザスループットが定義されたときに,提案するFAを用いたBF制御が従来のゼロフォーシング(ZF: zero forcing)に基づくBF制御に比較してシステムスループットを大幅に増大できることを示す. 
(英) In this paper, we investigate the transmitter beamforming (BF) control based on the firefly algorithm (FA) in massive multiple-input multiple-output (MIMO) downlink with per-antenna power constraint, aiming at the maximization of the variously defined system throughput. In massive multiple-input multiple-output (MIMO) downlink, the transmitter BF to achieve the beamforming (power) gain and/or reduction in inter-user interference in multiuser MIMO case based on the channel state information (CSI) is essential. Massive MIMO requires large number of transmitter power amplifiers dedicated to each of transmitter antennas and allowable transmission power per power amplifiers (thus per transmitter antenna) is to be severely limited. Therefore, it is necessary to perform transmission BF in consideration of the limitation on the transmission power per antenna, which is in general difficult problem to solve. In this paper, we apply our previously reported BF control using the FA under various definitions of the system throughput considering the tradeoff between the frequency efficiency and user fairness. By setting the BF matrix as a position of the firefly and the obtainable metric for the system throughput maximization as a brightness of the firefly, we apply the FA to the BF control. We evaluate the performance of BF control using FA when the system throughput is as the arithmetic mean, geometric mean, harmonic mean, and minimum user throughput by using computer simulations and compare them with the case using conventional zero forming (ZF)-based BF.
キーワード (和) Massive MIMO / ビームフォーミング / ホタルアルゴリズム / システムスループット / / / /  
(英) Massive MIMO / beamforming / firefly algorithm / system throughput / / / /  
文献情報 信学技報, vol. 117, no. 103, RCS2017-86, pp. 215-220, 2017年6月.
資料番号 RCS2017-86 
発行日 2017-06-14 (RCS) 
ISSN Print edition: ISSN 0913-5685  Online edition: ISSN 2432-6380

研究会情報
研究会 RCS  
開催期間 2017-06-21 - 2017-06-23 
開催地(和) 石垣商工会館 
開催地(英) Ishigaki Shoukou Kaikan 
テーマ(和) 初めての研究会,リソース制御,スケジューリング,無線通信一般 
テーマ(英) First Presentation in IEICE Technical Committee, Railroad Communications, Inter-Vehicle Communications, Road to Vehicle Communications, Resource Control, Scheduling, Wireless Communication Systems, etc. 
講演論文情報の詳細
申込み研究会 RCS 
会議コード 2017-06-RCS 
本文の言語 日本語 
タイトル(和) アンテナ毎送信電力制限下におけるシステムスループットの最大化を目的としたホタルアルゴリズムを用いたMassive MIMOビームフォーミング制御の検討 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) Investigations on Transmitter Beamforming Control Based on Firefly Algorithm in Massive MIMO Systems with Per-Antenna Power Constraint for System Throughput Maximization 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) Massive MIMO / Massive MIMO  
キーワード(2)(和/英) ビームフォーミング / beamforming  
キーワード(3)(和/英) ホタルアルゴリズム / firefly algorithm  
キーワード(4)(和/英) システムスループット / system throughput  
キーワード(5)(和/英) /  
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キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) 河合 健斗 / Kento Kawai / カワイ ケント
第1著者 所属(和/英) 東京理科大学 (略称: 東京理科大)
Tokyo University of Science (略称: Tokyo Univ. of Science)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 山中 貴司 / Takashi Yamanaka / ヤマナカ タカシ
第2著者 所属(和/英) 東京理科大学 (略称: 東京理科大)
Tokyo University of Science (略称: Tokyo Univ. of Science)
第3著者 氏名(和/英/ヨミ) 立石 貴一 / Kiichi Tateishi / タテイシ キイチ
第3著者 所属(和/英) 株式会社NTTドコモ (略称: NTTドコモ)
NTT DOCOMO, INC. (略称: NTT DOCOMO)
第4著者 氏名(和/英/ヨミ) 樋口 健一 / Kenichi Higuchi / ヒグチ ケンイチ
第4著者 所属(和/英) 東京理科大学 (略称: 東京理科大)
Tokyo University of Science (略称: Tokyo Univ. of Science)
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講演者
発表日時 2017-06-23 11:10:00 
発表時間 10 
申込先研究会 RCS 
資料番号 IEICE-RCS2017-86 
巻番号(vol) IEICE-117 
号番号(no) no.103 
ページ範囲 pp.215-220 
ページ数 IEICE-6 
発行日 IEICE-RCS-2017-06-14 


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