| 講演名 | 2021-11-11 学習可能なガウス信念伝搬法によるマルチユーザ検出のための受信ビームフォーミングに関する一検討 土井 隆暢(NEC), 式田 潤(NEC), 村岡 一志(NEC), 石井 直人(NEC), 白瀬 大地(阪大), 高橋 拓海(阪大), 衣斐 信介(同志社大), |
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| 抄録(和) | RU (Radio Unit) とDU (Distributed Unit) で構成される基地局を用いた大規模MIMO (Multi-Input Multi-Output) 通信において，低演算量かつ高精度なマルチユーザ検出方式であるガウス信念伝搬法 (GaBP: Gaussian Belief Propagation) のための2つのデジタル受信ビームフォーミング (BF: Beamforming) を提案する．このような基地局構成では，基地局コストの削減のためにRUとDU間のフロントホール (FH) 帯域を削減することが重要であり，そのためにRUでは受信BFにより受信信号の次元数を削減する．そこで本稿では，後段のGaBPによる信号検出に適した受信BFの設計要件を明らかにし，GaBPに適した受信BFとして特異値分解を用いた受信BFと，QR分解とDFT (Discrete Fourier Transformation) 行列を組み合わせた受信BFを提案する．両提案方式は受信BF後の等価通信路行列のヌル空間を利用することで，所望受信電力の損失なく受信信号の次元数を削減できる．さらに，提案方式による受信BFは受信信号間相関を抑制することで，GaBPのフェージング空間相関に対する耐性を向上できる．計算機シミュレーションにより，両方式は，FHで伝送される受信信号の次元数を削減しながらも，検出特性を大きく向上でき，マルチユーザ検出に必要な演算量を削減できることを示す． |
| 抄録(英) | We propose two digital receive beamforming (BF) methods for low-complexity and high-accuracy uplink signal detection via Gaussian belief propagation (GaBP) at a base station (BS) comprising radio unit (RU) and distributed unit (DU) for massive multi-input multi-output. In such scenarios, it is vital to reduce the cost of the BSs by reducing the bandwidth of fronthaul (FH) links between RU and DU, and the dimensionality reduction of the received signal using receive BF at RU is a well-known strategy to reduce the amount of data transported via the FH links. We clarify appropriate criteria to design a BF weight considering the subsequent GaBP signal detection, and propose two BF methods: singular-value-decomposition-based BF and QR-decomposition-based BF with the aid of discrete-Fourier-transformation-based spreading. Both methods enable to reduce the dimension of the received signal without compromising the desired signal power by taking advantage of a null space of the channels. The BF reduces correlations between the beamformed received signals, which improves the robustness of GaBP against spatial fading correlation. Simulation results show that the proposed methods improve detection performance while reducing computation. |
| キーワード(和) | 大規模MIMO / 受信ビームフォーミング / 信念伝搬法 / 深層展開 |
| キーワード(英) | Massive MIMO / Receive Beamforming / Belief Propagation / Deep Unfolding |
| 資料番号 | RCS2021-159 |
| 発行日 | 2021-11-03 (RCS) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | AP / RCS |
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| 開催期間 | 2021/11/10(から3日開催) |
| 開催地（和） | NBC別館（長崎） |
| 開催地（英） | NBC-Bekkan (Nagasaki) |
| テーマ（和） | アダプティブアンテナ，等化，干渉キャンセラ，MIMO，無線通信，一般 |
| テーマ（英） | Adaptive Antenna, Equalization, Interference Canceler, MIMO, Wireless Communications, etc. |
| 委員長氏名（和） | 山田 寛喜(新潟大) / 岡本 英二(名工大) |
| 委員長氏名（英） | Hiroshi Yamada(Niigata Univ.) / Eiji Okamoto(Nagoya Inst. of Tech.) |
| 副委員長氏名（和） | 藤元 美俊(福井大) / 西村 寿彦(北大) / 旦代 智哉(東芝) / 児島 史秀(NICT) |
| 副委員長氏名（英） | Mitoshi Fujimoto(Fukui Univ) / Toshihiko Nishimura(Hokkaido Univ.) / Tomoya Tandai(Toshiba) / Fumihide Kojima(NICT) |
| 幹事氏名（和） | 北尾 光司郎(NTTドコモ) / 道下 尚文(防衛大) / 村岡 一志(NEC) / 山本 哲矢(パナソニック) |
| 幹事氏名（英） | Koshiro Kitao(NTT DOCOMO) / Naobumi Michishita(National Defense Academy) / Kazushi Muraoka(NEC) / Tetsuya Yamamoto(Panasonic) |
| 幹事補佐氏名（和） | 金 ミンソク(新潟大) / 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） | Dr. Kim(Niigata Univ.) / 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 Antennas and Propagation / Technical Committee on Radio Communication Systems |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 学習可能なガウス信念伝搬法によるマルチユーザ検出のための受信ビームフォーミングに関する一検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | A Study on Receive Beamforming for Multi-User Detection with Trainable Gaussian Belief Propagation |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 大規模MIMO / Massive MIMO |
| キーワード(2)（和/英） | 受信ビームフォーミング / Receive Beamforming |
| キーワード(3)（和/英） | 信念伝搬法 / Belief Propagation |
| キーワード(4)（和/英） | 深層展開 / Deep Unfolding |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 土井 隆暢 / Takanobu Doi |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 日本電気株式会社(略称：NEC) NEC Corporation(略称：NEC) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 式田 潤 / Jun Shikida |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 日本電気株式会社(略称：NEC) NEC Corporation(略称：NEC) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 村岡 一志 / Kazushi Muraoka |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 日本電気株式会社(略称：NEC) NEC Corporation(略称：NEC) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 石井 直人 / Naoto Ishii |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 日本電気株式会社(略称：NEC) NEC Corporation(略称：NEC) |
| 第 5 著者 氏名（和/英） | 白瀬 大地 / Daichi Shirase |
| 第 5 著者 所属（和/英） | 大阪大学(略称：阪大) Osaka University(略称：Osaka Univ.) |
| 第 6 著者 氏名（和/英） | 高橋 拓海 / Takumi Takahashi |
| 第 6 著者 所属（和/英） | 大阪大学(略称：阪大) Osaka University(略称：Osaka Univ.) |
| 第 7 著者 氏名（和/英） | 衣斐 信介 / Shinsuke Ibi |
| 第 7 著者 所属（和/英） | 同志社大学(略称：同志社大) Doshisha University(略称：Doshisha Univ.) |
| 発表年月日 | 2021-11-11 |
| 資料番号 | RCS2021-159 |
| 巻番号（vol） | vol.121 |
| 号番号（no） | RCS-234 |
| ページ範囲 | pp.86-91(RCS), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2021-11-03 (RCS) |