| 講演名 | 2018-03-01 MIMO小セルネットワークにおけるニューラルネットワークに基づくビームフォーミングと送信電力制御を用いたセル間干渉制御 董 鯉(東工大), 張 裕淵(東工大), 府川 和彦(東工大), |
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| 抄録(和) | 小セル基地局（BS）の稠密な配置は，隣接するセルのカバーエリアが重なり合うため，セル間干渉を増大させシステム容量を低下させる．本報告では，MIMO小セルネットワークにおけるシステム容量を改善するため，新しいセル間干渉制御（ICIC）方式を提案する．提案方式は，受信側における干渉キャンセラ（IC）と，送信側におけるビームフォーミング（BF）及び送信電力制御の両方を行う．ICにより受信電力の大きい干渉信号が除去され，送信側は予め定めたプリコーディング行列と送信電力値の集合からシステム容量を最大化する組み合わせを探索するが，総当たり探索は演算量が膨大になるという問題がある．この演算量を削減するため，初期の学習過程終了後は大幅に演算量を削減できるニューラルネットワーク（NN）を適用する．NN学習は2段階に分けられ，第1段階の教師なし事前学習は，入力のみから特徴量を抽出し重みに初期値を与え学習の収束を早める．第2段階の教師あり学習は，入力とそれに対応する理想解から誤差逆伝播法を用いて理想解とNN出力の差を最小化するように学習し，出力が最適値に近づくよう重みを調整する．計算機シミュレーションにより，NNは最適値に近いシステム容量が得られることを明らかにする． |
| 抄録(英) | Dense deployment of small cell base stations (BSs) causes the coverage areas of neighboring cells to overlap, which increases inter-cell interference and degrades the system capacity. This report proposes a new inter-cell interference coordination (ICIC) scheme to improve the system capacity in multiple-input multiple-output (MIMO) small cell networks. The proposed ICIC scheme consists of both an interference cancellation (IC) technique on the receiver side, and a power/beamforming control on the transmitter side. The receiver removes interfering signals with high received power by IC, whereas the transmitter searches for a combination that maximizes the system capacity from a predetermined set of precoding matrices and transmit power levels. However, the greedy search has a problem that it requires a large amount of computational complexity. In order to reduce such an amount of complexity, the neural network (NN) is applied, which can greatly reduce the complexity after initial estimation of the weights converges. The NN training consists of two steps. In the first step, unsupervised pre-training has been proposed to reduce the training time. The unsupervised pre-training sets initial values to the NN weights by extracting feature quantities only from the NN inputs. In the second step, supervised training adjusts the NN weights using the inputs and the corresponding ideal outputs, and minimizes the difference between the ideal output and the NN output by the backpropagation algorithm. Computer simulations demonstrate that the proposed NN scheme can obtain the nearly optimum system capacity. |
| キーワード(和) | MIMO / 小セル / セル間干渉制御 / 干渉キャンセラ / ニューラルネットワーク / システム容量 / 送信電力制御 / ビームフォーミング |
| キーワード(英) | MIMO / small cells / inter-cell interference coordination / interference canceller / neural network / system capacity / transmit power control / beamforming |
| 資料番号 | RCS2017-347 |
| 発行日 | 2018-02-21 (RCS) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | RCS / SR / SRW |
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| 開催期間 | 2018/2/28(から3日開催) |
| 開催地（和） | YRP 横須賀リサーチパーク |
| 開催地（英） | YRP |
| テーマ（和） | 移動通信ワークショップ |
| テーマ（英） | Mobile Communication Workshop |
| 委員長氏名（和） | 村田 英一(京大) / 梅林 健太(東京農工大) / 中川 匡夫(鳥取大) |
| 委員長氏名（英） | Hidekazu Murata(Kyoto Univ.) / Kenta Umebayashi(Tokyo Univ. of Agric. and Tech.) / Tadao Nakagawa(Tottori Univ.) |
| 副委員長氏名（和） | 眞田 幸俊(慶大) / 福田 英輔(富士通研) / 須山 聡(NTTドコモ) / 有吉 正行(NEC) / 亀田 卓(東北大) / 田野 哲(岡山大) / 濱湊 真(富士通研) |
| 副委員長氏名（英） | Yukitoshi Sanada(Keio Univ.) / Eisuke Fukuda(Fujitsu Labs.) / Satoshi Suyama(NTT DoCoMo) / Masayuki Ariyoshi(NEC) / Suguru Kameda(Tohoku Univ.) / Satoshi Denno(Okayama Univ.) / Makoto Hamaminato(Fujitsu labs.) |
| 幹事氏名（和） | 旦代 智哉(東芝) / 西村 寿彦(北大) / 石津 健太郎(NICT) / 矢野 一人(ATR) / 沢田 浩和(NICT) / 水谷 圭一(京大) |
| 幹事氏名（英） | Tomoya Tandai(Toshiba) / Toshihiko Nishimura(Hokkaido Univ.) / Kentaro Ishidu(NICT) / Kazuto Yano(ATR) / Hirokazu Sawada(NICT) / Keiichi Mizutani(Kyoto Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 山本 哲矢(パナソニック) / 石原 浩一(NTT) / 村岡 一志(NEC) / 衣斐 信介(阪大) / 西本 浩(三菱電機) / 稲森 真美子(東海大) / 芝 宏礼(NTT) / Gia Khanh Tran(東工大) / 成枝 秀介(明石高専) / 斎藤 健太郎(東工大) / 山内 宏真(富士通研) |
| 幹事補佐氏名（英） | Tetsuya Yamamoto(Panasonic) / Koichi Ishihara(NTT) / Kazushi Muraoka(NEC) / Shinsuke Ibi(Osaka Univ.) / Hiroshi Nishimoto(Mitsubishi Electric) / Mamiko Inamori(Tokai Univ.) / Hiroyuki Shiba(NTT) / Gia Khanh Tran(Tokyo Inst. of Tech.) / Syusuke Narieda(NIT, Akashi College) / Kentaro Saito(Tokyo Inst. of Tech.) / Hiromasa Yamauchi(Fujitsu labs.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Radio Communication Systems / Technical Committee on Smart Radio / Technical Committee on Short Range Wireless Communications |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | MIMO小セルネットワークにおけるニューラルネットワークに基づくビームフォーミングと送信電力制御を用いたセル間干渉制御 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Transmit Power and Beamforming Control Using Neural Networks for MIMO Small Cell Networks with Interference Cancellation |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | MIMO / MIMO |
| キーワード(2)（和/英） | 小セル / small cells |
| キーワード(3)（和/英） | セル間干渉制御 / inter-cell interference coordination |
| キーワード(4)（和/英） | 干渉キャンセラ / interference canceller |
| キーワード(5)（和/英） | ニューラルネットワーク / neural network |
| キーワード(6)（和/英） | システム容量 / system capacity |
| キーワード(7)（和/英） | 送信電力制御 / transmit power control |
| キーワード(8)（和/英） | ビームフォーミング / beamforming |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 董 鯉 / Koi Tou |
| 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：TokyoTech) |
| 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：TokyoTech) |
| 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：TokyoTech) |
| 発表年月日 | 2018-03-01 |
| 資料番号 | RCS2017-347 |
| 巻番号（vol） | vol.117 |
| 号番号（no） | RCS-456 |
| ページ範囲 | pp.173-178(RCS), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2018-02-21 (RCS) |