| 講演名 | 2017-06-23 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(東京理科大), 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． |
| 抄録(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 |
| キーワード(英) | Massive MIMO / beamforming / firefly algorithm / system throughput |
| 資料番号 | RCS2017-86 |
| 発行日 | 2017-06-14 (RCS) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | RCS |
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| 開催期間 | 2017/6/21(から3日開催) |
| 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. |
| 委員長氏名（和） | 大槻 知明(慶大) |
| 委員長氏名（英） | Tomoaki Otsuki(Keio Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 福田 英輔(富士通研) / 須山 聡(NTTドコモ) / 前原 文明(早大) |
| 副委員長氏名（英） | Eisuke Fukuda(Fujitsu Labs.) / Satoshi Suyama(NTT DoCoMo) / Fumiaki Maehara(Waseda Univ.) |
| 幹事氏名（和） | 西村 寿彦(北大) / 石原 浩一(NTT) |
| 幹事氏名（英） | Toshihiko Nishimura(Hokkaido Univ.) / Koichi Ishihara(NTT) |
| 幹事補佐氏名（和） | 村岡 一志(ＮＴＴドコモ) / 衣斐 信介(阪大) / 西本 浩(三菱電機) / 安達 宏一(電通大) / 中村 理(シャープ) |
| 幹事補佐氏名（英） | Kazushi Muraoka(NTT DOCOMO) / Shinsuke Ibi(Osaka Univ.) / Hiroshi Nishimoto(Mitsubishi Electric) / Koichi Adachi(Univ. of Electro-Comm.) / Osamu Nakamura(Sharp) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Radio Communication Systems |
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| 本文の言語 | JPN |
| 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（和） | |
| 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 |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 河合 健斗 / Kento Kawai |
| 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） | 山中 貴司 / Takashi Yamanaka |
| 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） | 立石 貴一 / Kiichi Tateishi |
| 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） | 樋口 健一 / Kenichi Higuchi |
| 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) |
| 発表年月日 | 2017-06-23 |
| 資料番号 | RCS2017-86 |
| 巻番号（vol） | vol.117 |
| 号番号（no） | RCS-103 |
| ページ範囲 | pp.215-220(RCS), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2017-06-14 (RCS) |