| 講演名 | 2018-03-02 ハイブリッドビームフォーミングを用いたMassive MIMOにおけるパラメータ制御法 北嶋 龍太郎(東工大), 府川 和彦(東工大), 張 裕淵(東工大), |
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| 抄録(和) | 次世代移動通信において， Massive MIMO のRF 回路を大幅に削減できる構成として，アナログビームフォーミング(AB) とデジタルビームフォーミング(DB) との縦続構成であるハイブリッドビームフォーミング(HB) が検討されている．本報告では， HB におけるAB の移相器の位相及びDB のプリコーディング行列の同時制御法を検討する．本検討ではTDD マルチユーザMIMO 通信を想定し，下記の7 ステップで位相及びプリコーディング行列を推定する．まず， i) 上り回線からフルDB のときの行列を推定する．次に， ii) この推定値からMMSE プリコーディング行列を求める．iii) AB とDB のプリコーディング行列の積を考え，その行列積とMMSE プリコーディング行列との差分行列を求める．この差分行列のフロベニウスノルムの2 乗を評価関数とする．iv) まずは， AB の移相器の位相を固定し，評価関数を最小にするDB のプリコーディング行列を求める．v) 次に，このプリコーディング行列の推定値を用いて，評価関数を最小にするAB の位相を連続量として求める．vi) iv) とv) の推定過程を繰り返す．vii) 繰り返し終了後， AB の位相量を離散化し，前記のチャネル行列の推定値にAB のプリコーディング行列を乗算して，等価チャネル行列を求める．この等価チャネル行列に基づきMMSE プリコーディング行列を求め， DB のプリコーディング行列とする．準静的フェージング， 4 ユーザ及び256 素子の基地局アレーアンテナの条件で計算機シミュレーションを行い，フルDB に較べ劣化の少ない下り回線BER 特性が得られることを明らかにする． |
| 抄録(英) | For the next generation mobile communications, hybrid beamforming (HB) that consists of joint analog beamforming (AB) and digital beamforming (DB) has been considered a promising scheme of massive MIMO, because HB can reduce the number of RF circuits drastically. For TDD multiuser MIMO communications, this report proposes a joint estimation scheme of both phases of phase shifters in AB and a precoding matrix used in DB. The proposed estimation scheme consists of the following seven steps: i) Firstly, the channel matrix for full DB is estimated using uplink received signals. ii) Next, an MMSE precoding matrix is obtained from the estimated channel matrix. iii) A difference matrix between the MMSE precoding matrix and the precoding matrix of AB multiplied by that of DB is calculated. The cost function is defined as the squared Frobenius norm of the difference matrix. iv) After the phases in AB are fixed to certain values, the precoding matrix for DB that can minimize the cost function is obtained. v) After the precoding matrix of DB is fixed to such an estimated precoding matrix, the phases in AB that can minimize the cost function are obtained as continuous values. vi) Steps iv) and v) are repeated. vii) After the iteration stops, the optimum phases are quantized. Multiplying the above-mentioned channel matrix by the precoding matrix of AB with the discrete-value phases yields an equivalent channel matrix. Using the equivalent channel matrix, the MMSE precoding matrix for DB is obtained and used as the precoding matrix for DB. Computer simulations under conditions of quasi-static fading channels, four users, and 256-element array antenna on the base station demonstrate that the proposed scheme can achieve downlink BER performance that is a little inferior to BER of full DB. |
| キーワード(和) | 5G / Massive MIMO / ハイブリッドビームフォーミング / チャネル推定 / 移相器 / プリコーディング行列 |
| キーワード(英) | 5G / massive MIMO / hybrid beamforming / channel estimation / phase shifter / precoding matrix |
| 資料番号 | RCS2017-394 |
| 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） | ハイブリッドビームフォーミングを用いたMassive MIMOにおけるパラメータ制御法 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Parameter Control Method for Massive MIMO using Hybrid Beamforming |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | 5G / 5G |
| キーワード(2)（和/英） | Massive MIMO / massive MIMO |
| キーワード(3)（和/英） | ハイブリッドビームフォーミング / hybrid beamforming |
| キーワード(4)（和/英） | チャネル推定 / channel estimation |
| キーワード(5)（和/英） | 移相器 / phase shifter |
| キーワード(6)（和/英） | プリコーディング行列 / precoding matrix |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 北嶋 龍太郎 / Ryutaro Kitajima |
| 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） | 府川 和彦 / Kazuhiko Fukawa |
| 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） | 張 裕淵 / Yuyuan Chang |
| 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 | 2018-03-02 |
| 資料番号 | RCS2017-394 |
| 巻番号（vol） | vol.117 |
| 号番号（no） | RCS-456 |
| ページ範囲 | pp.417-422(RCS), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2018-02-21 (RCS) |