| 講演名 | 2022-08-25 水中音響MIMO-OFDM伝送における時変チャネル推定および信号検出 とん てんほお(東工大), 張 裕淵(東工大), 府川 和彦(東工大), |
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| 抄録(和) | 水中音響（UWA）通信では，直交サブキャリアによる周波数利用効率の向上が見込め，かつ周波数選択性フェージングに耐性のある直交周波数分割多重 (OFDM) と，周波数帯域を広げずに伝送速度を向上でき，かつダイバーシチ効果も期待できる多入力多出力 (MIMO) について，その組み合わせ方式 MIMO-OFDM が検討されている.しかしながら，水中音響チャネルは，非常に高いドップラーシフトとガードインターバル（GI）を超えるマルチパス成分を有する二重選択性フェージングであり，符号間干渉とサブキャリア干渉を引き起こし，MIMO-OFDMの伝送特性が大幅に劣化する．この問題を解決するため，本稿はGIを超える遅延波成分を抑圧するダイバーシチ合成と，GI以内の遅延波成分のレプリカ生成との縦続構成を提案する．チャネルの時間変動に追従するため，縦続構成の一部のパラメータを基底展開モデル (BEM) で表し，RLSアルゴリズムによりBEMの係数を含む全てのパラメータを推定する．なお，信号検出の判定結果を用いて再度パラメータ推定を行い，この判定帰還型パラメータ推定と信号検出を繰り返す．計算機シミュレーションにより，提案受信方式が水中の二重選択性チャネルにおいても良好なビット誤り率（BER）特性を維持できることを示す． |
| 抄録(英) | In underwater acoustic (UWA) communications, a combination of orthogonal frequency-division multiplexing (OFDM) and multiple-input multiple-output (MIMO) that is called MIMO-OFDM has been investigated: OFDM is robust against frequency selective fading channels and can improve spectral efficiency by orthogonal subcarriers, while MIMO can increase data rate with the same frequency bandwidth and obtain diversity effect. However, the underwater acoustic channel includes propagation paths of which delay time can exceed the guard interval (GI) of OFDM, and of which Doppler frequency can become very high. These paths in the doubly selective fading channel cause both intersymbol interference and intercarrier interference, which can degrade transmission performance of MIMO-OFDM very severely. To alleviate the degradation, this report proposes concatenated structures of diversity combining and replica generation. The diversity combining aims to suppress delayed signal components of which delay time exceeds GI, while the replica generation aims to reproduce delayed signals of which delay time is less than or equal to GI. To track time-variation of the channel, some parameters of the concatenated structures are approximated as basis expansion models (BEMs), and all parameters including coefficients of BEMs can be estimated by the RLS algorithm. Since detected signals can be used for the parameter estimation, joint the decision-directed parameter estimation and signal detection are repeated. Computer simulations show that the proposed receiver can maintain good bit error rate (BER) performance over the underwater doubly-selective channels. |
| キーワード(和) | 水中音響通信 / MIMO / OFDM / パラメータ推定 / 基底展開モデル / FIR等化 |
| キーワード(英) | Underwater acoustic (UWA) communications / MIMO / OFDM / parameter estimation / basis expansion model (BEM) / FIR equalization |
| 資料番号 | RCS2022-103 |
| 発行日 | 2022-08-18 (RCS) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | SAT / RCS |
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| 開催期間 | 2022/8/25(から2日開催) |
| 開催地（和） | 函館市亀田交流プラザ |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | 移動衛星通信，放送，誤り訂正，無線通信一般 |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 井家上 哲史(明大) / 樋口 健一(東京理科大) |
| 委員長氏名（英） | Tetsushi Ikegami(Meiji Univ.) / Kenichi Higuchi(Tokyo Univ. of Science) |
| 副委員長氏名（和） | 亀井 雅(NHK) / 加保 貴奈(湘南工科大) / 旦代 智哉(東芝) / 児島 史秀(NICT) / 牟田 修(九大) |
| 副委員長氏名（英） | Masashi Kamei(NHK) / Takana Kaho(Shonan Inst. of Tech.) / Tomoya Tandai(Toshiba) / Fumihide Kojima(NICT) / Osamu Muta(Kyushu Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 阿部 順一(NTT) / 大倉 拓也(NICT) / 山本 哲矢(パナソニック) / 安達 宏一(電通大) / 中村 理(シャープ) |
| 幹事氏名（英） | Junichi Abe(NTT) / Takuya Okura(NICT) / Tetsuya Yamamoto(Panasonic) / Koichi Adachi(Univ. of Electro-Comm) / Osamu Nakamura(Sharp) |
| 幹事補佐氏名（和） | 流田 理一郎(KDDI総合研究所) / 小泉 雄貴(NHK) / 酒井 学(三菱電機) / 岩渕 匡史(NTT) / 菅野 一生(KDDI総合研究所) / 張 裕淵(東工大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Riichiro Nagareda(KDDI Research) / Yuuki Koizumi(NHK) / Manabu Sakai(Mitsubishi Electric) / Masashi Iwabuchi(NTT) / Issei Kanno(KDDI Research) / Yuyuan Chang(Tokyo Inst. of Tech) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Satellite Telecommunications / Technical Committee on Radio Communication Systems |
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| 本文の言語 | ENG-JTITLE |
| タイトル（和） | 水中音響MIMO-OFDM伝送における時変チャネル推定および信号検出 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Joint Time-Variant Channel Estimation and Signal Detection for Underwater Acoustic MIMO-OFDM Communications |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 水中音響通信 / Underwater acoustic (UWA) communications |
| キーワード(2)（和/英） | MIMO / MIMO |
| キーワード(3)（和/英） | OFDM / OFDM |
| キーワード(4)（和/英） | パラメータ推定 / parameter estimation |
| キーワード(5)（和/英） | 基底展開モデル / basis expansion model (BEM) |
| キーワード(6)（和/英） | FIR等化 / FIR equalization |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | とん てんほお / Tianhao Dong |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 東京工業大学(略称：東工大) Tokyo Institute of Technology(略称：Tokyo Tech) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 張 裕淵 / Yuyuan Chang |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 東京工業大学(略称：東工大) Tokyo Institute of Technology(略称：Tokyo Tech) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 府川 和彦 / Kazuhiko Fukawa |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 東京工業大学(略称：東工大) Tokyo Institute of Technology(略称：Tokyo Tech) |
| 発表年月日 | 2022-08-25 |
| 資料番号 | RCS2022-103 |
| 巻番号（vol） | vol.122 |
| 号番号（no） | RCS-164 |
| ページ範囲 | pp.36-41(RCS), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2022-08-18 (RCS) |