| 講演名 | 2020-12-18 ［依頼講演］多次元・高多値信号検出のためのビーム-アンテナ領域階層型信念伝搬法に関する一検討 高橋 拓海(阪大), 衣斐 信介(同志社大), 三瓶 政一(阪大), |
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| 抄録(和) | 本稿では，低処理量かつ高精度な大規模マルチユーザMIMO (Multi-Input Multi-Output) 検出のための，信念伝搬法 (BP: Belief Propagation) に基づく多次元・高多値信号検出法を提案する．基地局受信機がデジタルビームフォーミングを行う場合，受信信号の角度広がり制限に基づくビーム領域通信路の疑似スパース性を利用することで，次元縮小による大幅な処理量削減が可能となる．しかし，同時接続端末数の増加に伴い，検出性能を維持するために必要な統計ビーム数は増加し，次元縮小の恩恵を得られなくなる．過度な次元縮小は情報損失を招き，高度な繰り返し信号検出を用いたとしても大幅な性能劣化が避けられない．そこで本稿では，次元縮小による処理量の削減と高精度な信号検出を両立する方策として，ビーム領域BPとアンテナ領域BPの連接構造を検討する．提案法は，次元縮小されたビーム領域通信路上でMMSE規範に基づく信念伝搬を行い，検出問題の難度を緩和した後，全アンテナ領域通信路上で整合フィルタ (MF:Matched Filter) 規範に基づく信念伝搬を行うことで，次元縮小に起因した情報損失を補償する．最後に，計算機シミュレーションによりビット誤り率特性を評価し，提案法の有効性を確認する． |
| 抄録(英) | In large multi-user multi-input multi-output systems, the computational cost and circuit scale on the base station (BS) side are effectively reduced using two-stage signal processing consisting of a slow varying outer beamformer (OBF) based on long-term channel statistics and group-specific multi-user detection for instantaneous channel variations. However, the dimensionality reduction of the group-specific beam-domain channel based on the OBF causes significant performance degradation in the subsequent spatial-filtering detection. To compensate for this drawback, this paper introduces a novel layered belief propagation (BP) detector with a concatenated structure of beam- and antenna-domain BP layers for the post-stage processing of the OBF. The proposed detector is designed for improving the convergence of iterative detection by suppressing intra- and inter-group interference in stages. The layered structure provides the advantages of both beam and antenna domains while maintaining low signal-processing complexity. Numerical results show the validity of our proposed method in terms of the bit error rate performance in both the coded and uncoded cases and the computational complexity. |
| キーワード(和) | 大規模MIMO / 信念伝搬法 / デジタルビームフォーミング / 高多値変調 / 次元縮小 |
| キーワード(英) | large MIMO / belief propagation / digital beamforming / higher-order modulation / dimensionality reduction |
| 資料番号 | NS2020-102,RCS2020-149 |
| 発行日 | 2020-12-10 (NS, RCS) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | NS / RCS |
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| 開催期間 | 2020/12/17(から2日開催) |
| 開催地（和） | オンライン開催 |
| 開催地（英） | Online |
| テーマ（和） | マルチホップ／リレー／協調，耐災害無線ネットワーク，センサ・メッシュネットワーク，アドホックネットワーク，D2D・M2M，無線ネットワークコーディング，ハンドオーバ/AP切替/接続セル制御/基地局間負荷分散/モバイルNW動的再構成，QoS・QoE保証，無線VoIP，IoT，エッジコンピューティング，一般 |
| テーマ（英） | Multi-hop/Relay/Cooperation, Disaster-resistant wireless network, Sensor/Mesh network, Ad-hoc network, D2D/M2M, Wireless network coding, Handover/AP switching/Connected cell control/Load balancing among base stations/Mobile network dynamic reconfiguration, QoS/QoE assurance, Wireless VoIP, IoT, Edge computing, etc. |
| 委員長氏名（和） | 中尾 彰宏(東大) / 岡本 英二(名工大) |
| 委員長氏名（英） | Akihiro Nakao(Univ. of Tokyo) / Eiji Okamoto(Nagoya Inst. of Tech.) |
| 副委員長氏名（和） | 大石 哲矢(NTT) / 前原 文明(早大) / 西村 寿彦(北大) / 旦代 智哉(東芝) |
| 副委員長氏名（英） | Tetsuya Oishi(NTT) / Fumiaki Maehara(Waseda Univ.) / Toshihiko Nishimura(Hokkaido Univ.) / Tomoya Tandai(Toshiba) |
| 幹事氏名（和） | 水野 志郎(NTT) / 吉田 雅裕(中大) / 牟田 修(九大) / 村岡 一志(NEC) |
| 幹事氏名（英） | Shiro Mizuno(NTT) / Masahiro Yoshida(Chuo Univ.) / Osamu Muta(Kyushu Univ.) / Kazushi Muraoka(NEC) |
| 幹事補佐氏名（和） | 河野 伸也(NTT) / 安達 宏一(電通大) / 中村 理(シャープ) / 酒井 学(三菱電機) / 岩渕 匡史(NTT) / 奥山 達樹(NTTドコモ) |
| 幹事補佐氏名（英） | Shinya Kawano(NTT) / Koichi Adachi(Univ. of Electro-Comm.) / Osamu Nakamura(Sharp) / Manabu Sakai(Mitsubishi Electric) / Masashi Iwabuchi(NTT) / Tatsuki Okuyama(NTT DOCOMO) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Network Systems / Technical Committee on Radio Communication Systems |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | ［依頼講演］多次元・高多値信号検出のためのビーム-アンテナ領域階層型信念伝搬法に関する一検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | [Invited Lecture] A Study on Higher-Order Large MIMO Detection via Concatenated Beam- and Antenna- Domain Layered BP |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 大規模MIMO / large MIMO |
| キーワード(2)（和/英） | 信念伝搬法 / belief propagation |
| キーワード(3)（和/英） | デジタルビームフォーミング / digital beamforming |
| キーワード(4)（和/英） | 高多値変調 / higher-order modulation |
| キーワード(5)（和/英） | 次元縮小 / dimensionality reduction |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 高橋 拓海 / Takumi Takahashi |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 大阪大学(略称：阪大) Osaka University(略称：Osaka Univ.) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 衣斐 信介 / Shinsuke Ibi |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 同志社大学(略称：同志社大) Doshisha University(略称：Doshisha Univ.) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 三瓶 政一 / Seiichi Sampei |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 大阪大学(略称：阪大) Osaka University(略称：Osaka Univ.) |
| 発表年月日 | 2020-12-18 |
| 資料番号 | NS2020-102,RCS2020-149 |
| 巻番号（vol） | vol.120 |
| 号番号（no） | NS-297,RCS-298 |
| ページ範囲 | pp.79-84(NS), pp.79-84(RCS), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2020-12-10 (NS, RCS) |