| 講演名 | 2022-03-11 深層展開に基づく分散型MIMO信号検出法に関する検討 熊谷 雅也(名工大), 中井 彩乃(名工大), 和田山 正(名工大), |
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| 抄録(和) | 本稿では，MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 通信路における信号検出法として，深層展開を適用した分散型MIMO信号検出を検討する．送信された信号を分散的に受信する複数台のサブ処理装置が中央処理装置と互いに通信を行いながら反復アルゴリズムを実行し信号検出を行う手法であるSoftProject(Soft Projection)法を提案する．提案法では，検出信号処理の計算負荷が複数のサブ処理装置に分散される．提案法では推定ベクトルの平均値への軟射影値を中央処理装置を利用して各サブ処理装置が共有する．また，SoftProject法に対して学習可能パラメータを埋め込み，深層学習で用いられている誤差逆伝播法や確率的勾配降下法を使いパラメータを最適化する手法である深層展開を適用したL-SoftProject法(Learned Soft Projection)法を提案し，信号検出性能のさらなる向上を目指す．計算機実験においては集中処理によるMMSE(Minimum Mean Squared Error)信号検出法と検出性能の比較を行う．計算機実験の結果，深層展開によるパラメータ最適化により顕著な性能向上が得られること，また提案法がSN比が低い領域で集中型MMSE推定法に匹敵する推定性能を与えることが明らかとなった． |
| 抄録(英) | This paper proposes distributed MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) signal detection algorithms based on DU (deep unfolding). In our proposed methods, multiple distributed SPUs (sub processing units) communicating with a CPU (central processing unit) cooperatively execute an iterative signal processing process to detect transmitted signals. This architecture achieves better computational load balance among CPU and SPUs. The proposed methods are inspired from federated learning. All SPUs share a common message, e.g., average of the gradients, computed by CPU. In order to improve the performance of the proposed methods, we apply DU to them. DU is a method for optimizing parameters involved in an iterative algorithm by using commonly used techniques in deep learningsuch as backpropagation and stochastic gradient descent. We show experimental results of performance comparison of the proposed methods with minimum mean squared error-based centralized signal detection. The results indicate that the optimization of the parameters by DU significantly improves the detection performance, which is comparable with that of the centralized method in the low signal-to-noise ratio regime. |
| キーワード(和) | 深層展開 / MIMO通信路 / 信号検出 / 分散処理 |
| キーワード(英) | deep unfolding / MIMO channel / signal detection / distributed processing |
| 資料番号 | IT2021-113,ISEC2021-78,WBS2021-81,RCC2021-88 |
| 発行日 | 2022-03-03 (IT, ISEC, WBS, RCC) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | IT / ISEC / RCC / WBS |
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| 開催期間 | 2022/3/10(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） | ISEC・IT・RCC・WBS合同研究会 |
| テーマ（英） | Joint Meeting of ISEC, IT, RCC, and WBS |
| 委員長氏名（和） | 和田山 正(名工大) / 伊豆 哲也(富士通研) / 李 還幇(NICT) / 浜村 昌則(高知工科大) |
| 委員長氏名（英） | Tadashi Wadayama(Nagoya Inst. of Tech.) / Tetsuya Izu(Fujitsu Labs.) / HUAN-BANG LI(NICT) / Masanori Hamamura(Kochi Univ. of Tech.) |
| 副委員長氏名（和） | 小嶋 徹也(東京高専) / 國廣 昇(筑波大学) / 花岡 悟一郎(産総研) / 東 俊一(名大) / 石井 光治(香川大) / 庄納 崇(インテル) / 藤井 雅弘(宇都宮大) |
| 副委員長氏名（英） | Tetsuya Kojima(Tokyo Kosen) / Noboru Kunihiro(Tsukuba Univ.) / Goichiro Hanaoka(AIST) / Shunichi Azuma(Nagoya Univ.) / Koji Ishii(Kagawa Univ.) / Takashi Shono(INTEL) / Masahiro Fujii(Utsunomiya Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 松田 哲直(埼玉大) / 野崎 隆之(山口大) / 山本 大(富士通研) / 米山 一樹(茨城大) / 加川 敏規(電中研) / 林 直樹(阪大) / 中村 僚兵(防衛大) / 小室 信喜(千葉大) |
| 幹事氏名（英） | Tetsunao Matsuta(Saitamai Univ.) / Takayuki Nozaki(Yamaguchi Univ.) / Dai Yamamoto(Fujitsu Labs.) / Kazuki Yoneyama(Ibaraki Univ.) / Toshinori Kagawa(CRIEPI) / Naoki Hayashi(Osaka Univ.) / Ryohei Nakamura(National Defence Academy) / Nobuyoshi Komuro(Chiba Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 廣友 雅徳(佐賀大) / 松田 隆宏(産総研) / 単 麟(NICT) / 小蔵 正輝(阪大) / 木下 雅之(千葉工大) / 孫 冉(茨城大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Masanori Hirotomo(Saga Univ.) / Takahiro Matsuda(AIST) / SHAN LIN(NICT) / Masaki Ogura(Osaka Univ.) / Masayuki Kinoshita(Chiba Univ. of Tech.) / Sun Ran(Ibaraki Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Information Theory / Technical Committee on Information Security / Technical Committee on Reliable Communication and Control / Technical Committee on Wideband System |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 深層展開に基づく分散型MIMO信号検出法に関する検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | A study of distributed MIMO signal detection based on deep unfolding |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 深層展開 / deep unfolding |
| キーワード(2)（和/英） | MIMO通信路 / MIMO channel |
| キーワード(3)（和/英） | 信号検出 / signal detection |
| キーワード(4)（和/英） | 分散処理 / distributed processing |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 熊谷 雅也 / Masaya Kumagai |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 名古屋工業大学(略称：名工大) Nagoya Institute Of Technology(略称：NITech) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 中井 彩乃 / Ayano Nakai-Kasai |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 名古屋工業大学(略称：名工大) Nagoya Institute Of Technology(略称：NITech) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 和田山 正 / Tadashi Wadayama |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 名古屋工業大学(略称：名工大) Nagoya Institute Of Technology(略称：NITech) |
| 発表年月日 | 2022-03-11 |
| 資料番号 | IT2021-113,ISEC2021-78,WBS2021-81,RCC2021-88 |
| 巻番号（vol） | vol.121 |
| 号番号（no） | IT-428,ISEC-429,WBS-430,RCC-431 |
| ページ範囲 | pp.174-179(IT), pp.174-179(ISEC), pp.174-179(WBS), pp.174-179(RCC), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2022-03-03 (IT, ISEC, WBS, RCC) |