研究者データベース

西村 寿彦(ニシムラ トシヒコ)
情報科学研究院 メディアネットワーク部門 情報通信システム学分野
教授

基本情報

所属

  • 情報科学研究院 メディアネットワーク部門 情報通信システム学分野

職名

  • 教授

学位

  • 博士(工学)(1994年 北海道大学)
  • 修士(理学)(1997年 北海道大学)
  • 学士(理学)(1992年 北海道大学)

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ORCID ID

J-Global ID

研究キーワード

  • 軌道角運動量多重   ESDM   MIMOチャネル   UWB   位置検出   トライポールアンテナ   SDM   伝搬環境   第4世代移動通信   通信方式(無線、有線、衛星、光、移動)   到来方向推定   ヌル形成   下り回線   ビーム形成   SDMA   大容量移動通信   w-BLAST   チャネル容量   ITS   偏波   歩車間通信   ルーティング   OFDM   移動通信   ビット配分   固有ビーム空間分割多重   MIMOシステム   チャネル推定   干渉   アダプティブアンテナ   MIMO   MIMO   

研究分野

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 通信工学
  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 電子デバイス、電子機器

職歴

  • 2021年09月 - 現在 北海道大学 大学院情報科学研究院 教授
  • 2017年04月 - 2021年08月 北海道大学 大学院情報科学研究科 准教授
  • 2007年 - 2017年03月 北海道大学 大学院情報科学研究科 助教
  • 1998年 - 2007年 北海道大学 大学院工学研究科 助手

所属学協会

  • 米国電気電子学会   電子情報通信学会   

研究活動情報

論文

  • 西村寿彦, 佐藤孝憲, 小川恭孝, 大鐘武雄
    電子情報通信学会誌 104 5 485 - 489 電子情報通信学会 2021年05月 [査読無し][招待有り]
  • Yuya KASE, Toshihiko NISHIMURA, Takeo OHGANE, Yasutaka OGAWA, Daisuke KITAYAMA, Yoshihisa KISHIYAMA
    IEICE Transactions on Communications E103.B 10 1127 - 1135 2020年10月01日 [査読有り]
  • Jumpei Yamamoto, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Daiki Takeda, Yoshihisa Kishiyama
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E103B 6 703 - 711 2020年06月01日 [査読有り]
     
    Massive MIMO is known as a promising technology for multiuser multiplexing in the fifth generation mobile communication system to accommodate the rapidly-increasing traffic. It has a large number of antenna elements and thus provides very sharp beams. As seen in hybrid beamforming, there have already been many papers on the concatenation of two precoders (beamformers). The inner precoder, i.e., a multi-beam former, performs a linear transformation between the element space and the beam space. The outer precoder forms nulls in the limited beam space spanned by selected beams to suppress the inter-user interference. In this two-step precoder, the beam shape is expected to determine the system performance. In this paper, we evaluate the achievable throughput performance for different beam-shaping schemes: a discrete Fourier transform (DFT) beam, Chebyshev weighted beams, and Taylor weighted beam. Simulations show that the DFT beam provides the best performance except the case of imperfect precoding and cell edge SNR of 30 dB.
  • Ayano Yamamoto, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Tomoya Tandai, Daisuke Uchida
    2020 14TH EUROPEAN CONFERENCE ON ANTENNAS AND PROPAGATION (EUCAP 2020) 2020年03月 [査読有り]
     
    In recent years, a new spatial multiplexing transmission scheme using the orthogonality of orbital angular momentum (OAM) modes has attracted attention with growth of the millimeter wave technology and demands for further high-speed large capacity transmission. A uniform circular array (UCA) is one of the candidates for generating multiple OAM modes. However, each mode's quality changes with distance when a single UCA of fixed diameter is used due to a property of Laguerre-Gaussian beam. In this paper, we propose maximum ratio transmission method by using multiple UCAs at the transmitter side for improving the quality and stability of each mode. Adjusting the amplitude and phase for each mode of all UCA, we can increase the received power and reduce the fluctuation depending on the transmission distance. The simulation results assuming free-space propagation show that high throughput is maintained over a wide transmission range even if radii of UCAs at transmitting and receiving sides are fixed.
  • Yuta Takano, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Junichiro Hagiwara
    2020 International Workshop on Antenna Technology (iWAT) 2020年02月 [査読有り][通常論文]
  • 山口 歌奈子, 東中, 雅嗣, 佐野 裕康, 岡村 敦, 大鐘, 武雄, 西村 寿彦
    電子情報通信学会論文誌 B J103-B 2 100 - 109 2020年02月01日 [査読有り]
  • Toshihiko NISHIMURA, Yasutaka OGAWA, Takeo OHGANE, Junichiro HAGIWARA
    IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences 2020年 [査読有り][招待有り]
  • Kentaro Fukuda, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Junichiro Hagiwara
    2019 22nd International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications (WPMC) 2019年11月 [査読有り]
  • Wataru Kawabata, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    2019 22nd International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications (WPMC) 2019年11月 [査読有り][通常論文]
  • Yuya Kase, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Daisuke Kitayama, Yoshihisa Kishiyama
    2019 22nd International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications (WPMC) 2019年11月 [査読有り][通常論文]
  • Renjie Li, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Junichiro Hagiwara
    2019 22nd International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications (WPMC) 2019年11月 [査読有り][通常論文]
  • Kanako Yamaguchi, Masatsugu Higashinaka, Hiroyasu Sano, Atsushi Okamura, Takeo Ohgane, Toshihiko Nishimura
    2019 IEEE 90th Vehicular Technology Conference (VTC2019-Fall) 2019年09月 [査読有り][通常論文]
  • Kensei Saito, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Junichiro Hagiwara
    2019 International Conference on Computing, Networking and Communications (ICNC) 2019年02月
  • Uehashi, Shunsuke, Ogawa, Yasutaka, Nishimura, Toshihiko, Ohgane, Takeo
    IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY 68 1 565 - 577 2019年01月 [査読有り][通常論文]
     
    In multi-user multiple-input multiple-output (MIMO) systems, a base station requires downlink channel state information for each user to suppress interferences. In time-varying environments, however, channels at the actual transmission time differ from the estimated ones because we have delay. This causes interference and deteriorates the packet error rate performance. To overcome this problem, we previously proposed a channel prediction method based on direction of arrival (DOA) estimation of multipath components obtained with a compressed sensing technique. This method can predict channels with high accuracy when we can assume that user equipment alone moves and the surrounding scatterers are stationary. In real environments, however, this assumption does not hold, and this method cannot be applied. In this paper, we propose a prediction method using two-step compressed sensing without the above assumption. In the first step, we estimate the DOAs of multipath signals. In the second step, we estimate the Doppler frequencies and their complex amplitudes using the estimated DOA information. From these values, we predict the MIMO channels at the actual transmission time. We discuss the performance of this method in this paper.
  • Yamamoto, Ayano, Nishimura, Toshihiko, Ohgane, Takeo, Tandai, Tomoya, Uchida, Daisuke
    2019 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMMUNICATIONS WORKSHOPS (ICC WORKSHOPS) 2019年 [査読有り][通常論文]
     
    Orbital angular momentum (OAM) is a physical quantity of an electromagnetic wave which is independent of polarization, and the electromagnetic wave having the OAM becomes a helical wave. A mode of the OAM can be defined according to the number of turns of helix per wavelength distance, and the different modes are mutually orthogonal. In recent years, with growth of the millimeter wave technology and demands for further high-speed large capacity transmission, a new spatial multiplexing transmission scheme using the orthogonality of OAM has attracted attention. In this paper, the impact of the ground reflected wave were evaluated by comparing the characteristics of OAM mode multiplexing and eigenbeam-space division multiplexing. As a result, it is found that the inter-mode interference due to the ground reflected wave is not so large and can be reduced with a small amount of degradation.
  • Toyoki Hoshikawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Junichiro Hagiwara
    2018 15th Workshop on Positioning, Navigation and Communications (WPNC) 2018年10月 [査読有り]
  • Yuya Kase, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Daisuke Kitayama, Yoshihisa Kishiyama
    2018 15th Workshop on Positioning, Navigation and Communications (WPNC) 2018年10月 [査読有り][通常論文]
  • 齋藤 剣聖, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄
    電子情報通信学会論文誌B J101.B 7 2018年04月 [査読有り][通常論文]
  • 大鐘武雄, 西村寿彦, 小川恭孝
    電子情報通信学会誌 101 11 2018年 [査読有り][招待有り]
  • Jumpei Yamamoto, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Daiki Takeda, Yoshihisa, Kishiyama
    2018 IEEE INTERNATIONAL WORKSHOP ON ANTENNA TECHNOLOGY (IWAT) 2018年 [査読有り][通常論文]
     
    The massive MIMO technology which generates many sharp beams is known as a promising technology to accommodate rapidly-increasing traffic in mobile radio. In massive MIMO systems, there have already been a number of papers on 2-step beamforming where precoding matrix is calculated in a limited beam space after beam selection. In such a case, it is very important to select proper beams. Then, the beam shape affects the system performance. In the paper, we evaluate the achievable throughput performance for different beam-shaping schemes: a discrete Fourier transform (DFT) beam and Chebyshev weighted beams. The simulation results show that the DFT beam is a good choice although the optimum beam depends on the channel situation.
  • Watabe, Taisei, Nishimura, Toshihiko, Ohgane, Takeo, Ogawa, Yasutaka, Hagiwara, Junichiro
    2018 ASIA-PACIFIC SIGNAL AND INFORMATION PROCESSING ASSOCIATION ANNUAL SUMMIT AND CONFERENCE (APSIPA ASC) 1416 - 1420 2018年 [査読有り][通常論文]
     
    Gaussian belief propagation ( GaBP) has been proposed to detect a large number of signals. It is based on message passing of the second-order complexity. In general, the GaBP uses bit-wise reliability. Thus, it is not straightforward to apply the GaBP to the multi-level-modulated signals. In this paper, we propose to compose a 16-QAM symbol from two QPSK symbols using superposition modulation and evaluate the detection performance of the GaBP for superposed 16-QAM signals in a massive MIMO system. In the uncoded case, the uniform and Gray-mapped 16-QAM provides the best performance. However, in the coded case, the performance of superposed 16-QAM becomes much better and outperforms the uniform and Gray-mapped 16-QAM. Thus, the potential capability of superposition modulation in the GaBP detection has been confirmed.
  • K. Kihara, T. Nishimura, T. Ohgane, Y. Ogawa
    2017 ASIA-PACIFIC SIGNAL AND INFORMATION PROCESSING ASSOCIATION ANNUAL SUMMIT AND CONFERENCE (APSIPA ASC 2017) 1790 - 1794 2017年12月 [査読有り][通常論文]
  • 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄
    電子情報通信学会論文誌B J100.B 9 658 - 672 2017年09月 [査読有り][通常論文]
  • Mitsuyoshi Hagiwara, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E100B 8 1285 - 1292 2017年08月 [査読有り][通常論文]
     
    Recently, much progress has been made in the study of belief propagation (BP) based signal detection with large-scale factor graphs. When we apply the BP algorithm to equalization in a SISO multipath channel, the corresponding factor graph has many short loops and patterns in an edge connection/strength. Thus, proper convergence may not be achieved. In general, the log-likelihood ratio (LLR) oscillates in ill-converged cases. Therefore, LLR oscillation avoidance is important for BP-based equalization. In this paper, we propose applying node selection (NS) to prevent the LLR from oscillating. The NS extends the loop length virtually by a serial LLR update. Thus, some performance improvement is expected. Simulation results show that the error floor is significantly reduced by NS in the uncoded case and that the NS works very well in the coded case.
  • Shuhei Tanno, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E100B 8 1277 - 1284 2017年08月 [査読有り][通常論文]
     
    Detecting signals in a very large multiple-input multiple output (MIMO) system requires high complexy of implementation. Thus, belief propagation based detection has been studied recently because of its low complexity. When the transmitted signal sequence is encoded using a channel code decodable by a factor-graph-based algorithm, MIMO signal detection and channel decoding can be combined in a single factor graph. In this paper, a low density parity check (LDPC) coded MIMO system is considered, and two types of factor graphs: bipartite and tripartite graphs are compared. The former updates the log-likelihood-ratio (LLR) values at MIMO detection and parity checking simultaneously. On the other hand, the latter performs the updates alternatively. Simulation results show that the tripartite graph achieves faster convergence and slightly better bit error rate performance. In addition, it is confirmed that the LLR damping in LDPC decoding is important for a stable convergence.
  • Shun Nishizaki, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    2017 INTERNATIONAL WORKSHOP ON ANTENNA TECHNOLOGY: SMALL ANTENNAS, INNOVATIVE STRUCTURES, AND APPLICATIONS (IWAT) 335 - 338 2017年 [査読有り][通常論文]
     
    Studies on a massive Multiple-Input MultipleOutput (MIMO) system have been studied in recent years. In a massive MIMO system, antenna elements are arranged not in one dimension but in two dimensions because very large number of antenna elements are used, and the system is called a fulldimension MIMO. In this paper, we generate channel matrices between a transmitter at a base station and user equipments by using a ray tracing technique and evaluate the channel capacity with different places of a transmit antenna array in an indoor environment. In addition, we introduce block SNR maximization and compare the performance with that of block diagonalization. Sum capacity in the case when the BS is placed at the ceiling is larger than one in the case of placing at the wall.
  • Daisuke Abe, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    2017 INTERNATIONAL WORKSHOP ON ANTENNA TECHNOLOGY: SMALL ANTENNAS, INNOVATIVE STRUCTURES, AND APPLICATIONS (IWAT) 74 - 77 2017年 [査読有り][通常論文]
     
    A compressed sensing technique has been studied for accurate scatterer detection. It has many kinds of algorithms, and the features are different. In this paper, we evaluate the performance of compressed sensing algorithms for scatterer detection. We examine three algorithms, OMP, OIHT, and FISTA. We investigate the performance of the algorithms for a single-target and two-target scenarios. It is concluded that FISTA reveals the best performance among the three algorithms.
  • Daisuke Abe, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    2016 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ANTENNAS AND PROPAGATION (ISAP) 1008 - 1009 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    A compressed sensing technique can be used for scatterer detection with less antenna elements. The detection accuracy, however, degrades when scatterers exist also in the outside of a search area. In this paper, we propose a preprocessing scheme for compressed sensing based scatterer detection. The scheme uses a gating technique in a cross range, and suppresses scattering waves from the outside of a search area. Also, we introduce a wide area detection scheme dealing with scatterers located very close to the search area that the gating technique cannot suppress. We show the performance of scatterer detection with the proposed method.
  • Usami, Tomoya, Nishimura, Toshihiko, Ohgane, Takeo, Ogawa, Yasutaka
    2016 INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTING, NETWORKING AND COMMUNICATIONS (ICNC) 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    A massive multiple-input multiple-output (MIMO) system using a couple of hundred antenna elements has been arising as an important technology to keep the communication range in higher frequency bands. A further enhancement to increase the number of both transmit and receive antennas will be the next step. It requires the complexity proportional to at least the third power of the number of antenna elements to detect spatially-multiplexed signals in general. However, the belief propagation (BP)-based detector is implementable with lower complexity, i. e., the order of square of the number of elements, and achieves very good BER performance in a QPSK modulated massive MIMO system. In this paper, we apply the BP algorithm to a 16-QAM modulated massive MIMO system and propose a sequential reliability update to exploit a difference in error tolerance. The BER evaluation results have shown that the BP works well for a 16-QAM signal detection and that the sequential update is effective to the M-QAM modulated systems.
  • Shuhei Tanno, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    PROCEEDINGS OF 2016 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON INFORMATION THEORY AND ITS APPLICATIONS (ISITA 2016) 473 - 477 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    Recently, very large multiple-input multiple-output (MIMO) systems have been actively studied for 5G mobile radios. Belief propagation based detection is known as a technique reducing the computational complexity for uplink signal detection. When we consider an LDPC coded MIMO system, it is possible to combine both factor graphs of MIMO detection and LDPC decoding. In the paper, two types: bipartite and tripartite graphs are compared. The former one updates the LLR values on MIMO detection and parity checking simultaneously. On the other hand, the latter one updates alternatively. The simulation results show that the tripartite graph provides faster convergence with the same BER performance.
  • Toshihiko Nishimura, Taiki Endo, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    2016 ASIA-PACIFIC SIGNAL AND INFORMATION PROCESSING ASSOCIATION ANNUAL SUMMIT AND CONFERENCE (APSIPA) 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    Much attention has been paid to precise direction of arrival (DOA) estimation techniques using compressed sensing. We have been investigating DOA estimation of multi-band signals using the half-quadratic regularization method, one of the compressed sensing techniques. Use of multi-band signals provides more precise estimation than that of single-band signals even if the multi-band signals have frequency characteristics. There are three parameters that must be determined appropriately in our proposed method. It is very important to determine the parameters adequately but it is difficult to do that analytically. In this paper, we evaluate impacts of parameter settings on the DOA estimation performance and find quasi optimum values for the parameters.
  • Mitsuyoshi Hagiwara, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    PROCEEDINGS OF 2016 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON INFORMATION THEORY AND ITS APPLICATIONS (ISITA 2016) 483 - 487 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    In recent years, several progresses have been made in belief propagation (BP) based signal detection with large scale factor graphs. When we apply the BP algorithm to equalization in a SIMO multipath channel, the factor graph has many short loops where the edge strengths have a fixed pattern. Thus, the proper convergence is not always expected. In general, the LLR oscillates in ill-converged cases. Therefore, preventing the LLR oscillation becomes important for the BP-based equalization. In the paper, we propose applications of node selection (NS) and LLR damping to prevent the LLR from oscillating. The NS extends the loop length virtually by a serial LLR update whereas the LLR damping suppresses the oscillation directly. The simulation results show that the error floor is significantly reduced with the LLR damping and NS in the uncoded case and that the NS works very well in the coded case.
  • Taiki Endo, Toshihiko Nishimura, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane
    2016 IEEE INTERNATIONAL WORKSHOP ON ANTENNA TECHNOLOGY (IWAT) 192 - 195 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    In recent years, much attention has been paid to direction of arrival (DOA) estimation using a compressed sensing technique. In our previous study, we have proposed a method to estimate DOAs of multi -band signals with frequency characteristics. However, we have assumed that all the arrival waves have the same amplitude. In this paper, we propose DOA estimation of signals with frequency characteristics and different powers among the arrived signals. Furthermore, we evaluate the method regardless of whether we know the frequency characteristics in advance.
  • Kosuke Suzuki, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    2016 INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTING, NETWORKING AND COMMUNICATIONS (ICNC) 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    In a wireless mesh network (WMN), the interference from active links in the vicinity of the node of interest is frequently not negligible and thus degrades the area spectral efficiency. An adaptive array is capable to control not only beams but also nulls. Thus, it is expected to help new link establishment. Moreover, the alternative routing boosts such spatial link multiplexing by decreasing the nodes in the stand-by state. In the paper, we evaluate the system throughput performance of the alternative routing in a WMN with an adaptive array of three elements. The evaluation results show that the alternative routing is very effective in the case of a gateway access model or when the average hop counts in the network is not so small.
  • Uehashi, Shunsuke, Ogawa, Yasutaka, Nishimura, Toshihiko, Ohgane, Takeo
    2016 INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMPUTING, NETWORKING AND COMMUNICATIONS (ICNC) 2016年 [査読有り][通常論文]
     
    In downlink multi-user multiple-input multiple-output (MIMO) systems, a base station needs downlink channel state information (CSI) for each user to eliminate inter-user interference and inter-stream interference. In wireless communication, however, signal propagation environments change over time, and CSI obtained at the base station is different from the channel at the actual transmission time because we have delay. This deteriorates communication quality, and the effect of outdated CSI is a critical issue. To overcome this problem, some channel prediction schemes have been developed. Among them, a sum-of-sinusoids (SOS) method can predict time-varying channels over a long range. The SOS method, however, needs to resolve an incident signal into individual multipath components. In this paper, we propose a compressed sensing technique for the resolution, and formulate the channel prediction scheme for multi-user MIMO systems. Also, we evaluate the performance of the proposed scheme using computer simulations.
  • Yuki Nakanishi, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Yusuke Ohwatari, Yoshihisa Kishiyama
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E98B 8 1465 - 1473 2015年08月 [査読有り][通常論文]
     
    A distributed antenna system, where the antennas of a base station are spatially distributed throughout the cell, can achieve better throughput at the cell edge than a centralized antenna system. On the other hand, the peak throughput degrades in general because each remote antenna unit has only a few antennas. To achieve both high peak and cell-edge throughputs, we need to increase the total number of antennas. However, this is not easy due to the pilot resource limitation when we use frequency division duplexing. In this paper, we propose using more antennas than pilot resources. The number mismatch between antennas and signals is solved by using a connection matrix. Here, we test two types of connection matrix: signal-distributing and signal-switching. Simulation results show that the sum throughput is improved by increasing the number of antenna elements per remote antenna unit under a constraint on the same number of pilot resources.
  • Heedong Choi, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    SIGNAL PROCESSING 111 39 - 49 2015年06月 [査読有り][通常論文]
     
    This study develops the preprocessing theory for time-reversal multiple signal classification (TR-MUSIC) imaging from the one-dimensional (time-domain) gating proposed in earlier papers to a two-dimensional one. Although the one-dimensional gating technique for TR-MUSIC mitigates the effect of noise as well as reduces the required number of antenna elements, the resulting image is subject to focusing errors when there are many targets in the gated region. In this paper, we propose a two-dimensional (angle-and-time-domain) gating technique based on the fast Fourier transform (FFT) and spatial FFT processing. By using these transforms and gating iteratively, we can reduce the number of targets to be detected at one time. The TR-MUSIC technique for the gated data provides more reliable images and precisely estimated coordinates compared with the previous work. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.
  • Hayato Fukuda, Toshihiko Nishimura, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane
    2015 IEEE WIRELESS COMMUNICATIONS AND NETWORKING CONFERENCE (WCNC) 159 - 164 2015年 [査読有り][通常論文]
     
    A massive multiple-input multiple-output (MIMO) system, which has a very large number of antenna elements at the base station (BS), is a promising technology for future high-speed, high-capacity communication systems. However, it faces a serious issue of limited installation space. To cope with this limitation, a full-dimension MIMO (FD-MIMO) system has been proposed. This system can save installation space as well as control the azimuth and elevation beamforming because the antenna elements are arranged in a two-dimensional (2D) array. In this paper, we evaluate the performance of FD-MIMO in indoor line-of-sight environments by comparing it with a linearly arranged array, that is, a one-dimensional (1D) array. The channel matrices for the evaluations are obtained by using a ray-tracing technique. The results reveal that the FD-MIMO system with a small rectangular 2D array outperforms a 1D array when users are located near the BS.
  • Junichiro Hagiwara, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    2015 21ST ASIA-PACIFIC CONFERENCE ON COMMUNICATIONS (APCC) 454 - 459 2015年 [査読有り][通常論文]
     
    Regarding linear estimation theory, the equivalence of the Wiener and Kalman filters is a well-known topic; however, the difference in a practical environment has not been thoroughly discussed. This paper compares the Kalman smoother to the Wiener smoother in terms of practical orthogonal frequency division multiplexing channel estimation on the receiver side. First, conditions for fair comparison are discussed. Under these conditions, the performance and complexity for both methods are numerically investigated. Comparison results show that the Wiener smoother slightly outperforms the Kalman smoother because it avoids cumulative error in sequential processing, while the complexity of the Kalman smoother is always lower than that for the Wiener smoother because there is no large matrix operation.
  • Yamaguchi, Kanako, Huu Phu Bui, Ogawa, Yasutaka, Nishimura, Toshihiko, Ohgane, Takeo
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E97B 12 2747 - 2755 2014年12月 [査読有り][通常論文]
     
    Although multi-user multiple-input multiple-output (MIMO) systems provide high data rate transmission, they may suffer from interference. Block diagonalization and eigenbeam-space division multi-plexing (E-SDM) can suppress interference. The transmitter needs to determine beamforming weights from channel state information (CSI) to use these techniques. However, MIMO channels change in time-varying environments during the time intervals between when transmission parameters are determined and actual MIMO transmission occurs. The outdated CSI causes interference and seriously degrades the quality of transmission. Channel prediction schemes have been developed to mitigate the effects of outdated CSI. We evaluated the accuracy of prediction of autoregressive (AR)-model-based prediction and Lagrange extrapolation in the presence of channel estimation error. We found that Lagrange extrapolation was easy to implement and that it provided performance comparable to that obtained with the AR-model-based technique.
  • Kanako Yamaguchi, Huu Phu Bui, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    IEICE Transactions on Communications E97B 12 2747 - 2755 2014年12月01日 [査読有り][通常論文]
     
    Although multi-user multiple-input multiple-output (MIMO) systems provide high data rate transmission, they may suffer from interference. Block diagonalization and eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM) can suppress interference. The transmitter needs to determine beamforming weights from channel state information (CSI) to use these techniques. However, MIMO channels change in time-varying environments during the time intervals between when transmission parameters are determined and actual MIMO transmission occurs. The outdated CSI causes interference and seriously degrades the quality of transmission. Channel prediction schemes have been developed to mitigate the effects of outdated CSI. We evaluated the accuracy of prediction of autoregressive (AR)-model-based prediction and Lagrange extrapolation in the presence of channel estimation error. We found that Lagrange extrapolation was easy to implement and that it provided performance comparable to that obtained with the AR-model-based technique.
  • Terada Tsubasa, Nishimura Toshihiko, Ogawa Yasutaka, Ohgane Takeo, Yamada Hiroyoshi
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E97B 10 2110 - 2117 2014年10月 [査読有り][通常論文]
     
    Much attention has recently been paid to direction of arrival (DOA) estimation using compressed sensing (CS) techniques, which are sparse signal reconstruction methods. In our previous study, we developed a method for estimating the DOAs of multi-band signals that uses CS processing and that is based on the assumption that incident signals have the same complex amplitudes in all the bands. That method has a higher probability of correct estimation than a single-band DOA estimation method using CS. In this paper, we propose novel DOA estimation methods for multi-band signals with frequency characteristics using the Khatri-Rao product. First, we formulate a method that can estimate DOAs of multiband signals whose phases alone have frequency dependence. Second, we extend the scheme in such a way that we can estimate DOAs of multi-band signals whose amplitudes and phases both depend on frequency. Finally, we evaluate the performance of the proposed methods through computer simulations and reveal the improvement in estimation performance.
  • 小川恭孝, 西村寿彦, 大鐘武雄
    電子情報通信学会誌 97 4 285 - 289 2014年04月01日 [査読無し][通常論文]
  • Webber, Julian, Nishimura, Toshihiko, Ohgane, Takeo, Ogawa, Yasutaka
    2014 16TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCED COMMUNICATION TECHNOLOGY (ICACT) 206 - + 2014年 [査読有り][通常論文]
     
    The near Shannon capacity approaching low-density parity-check (LDPC) linear block codes are now in widespread use in modern systems including the long term evolution advanced (LTE-A) cellular, 802.11n Wi-Fi and DVB-S2 satellite communications standards. The decoders based on the iterative belief propagation algorithm provide near optimum performance but also have very high computational complexity. Therefore significant research has recently focused on reduced complexity architectures based on the group of so-called bit-flipping algorithms. In the basic bit-flipping algorithm the number of failed parity checks for each bit is computed and the bit with the maximum failed parity checks is inverted. Inverting bits above a certain threshold removes the complexity involved with a maximum-search and, adaptive thresholds on each bit can further reduce the computation overhead. The criterion for the threshold update affects the error and convergence performances. Here, we describe a low-complexity architecture that has two (or more) decoder branches each with a different threshold scaling factor and select the threshold and bits at each iteration from the branch with the lowest syndrome sum. We then investigate the effect of adding a random Uniform or Gaussian noise perturbation to the threshold in order to reduce the average iteration count further in order to provide the opportunity to escape from stuck decoding states.
  • Toshihiko Nishimura, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane
    2014 IEEE INTERNATIONAL WORKSHOP ON ELECTROMAGNETICS (IEEE IWEM): APPLICATIONS AND STUDENT INNOVATION COMPETITION 121 - 122 2014年 [査読有り][通常論文]
     
    A novel estimation method for direction of arrival angle is introduced. A compressed sensing technique is applied to this application. The resolution of the proposed method is superior to conventional methods such as the MUSIC. Furthermore, we show that the performance can be enhanced when the source signal is multi-band.
  • Yuki Nakanishi, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Yusuke Ohwatari, Yoshihisa Kishiyama
    2014 IEEE 25TH ANNUAL INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON PERSONAL, INDOOR, AND MOBILE RADIO COMMUNICATION (PIMRC) 193 - 197 2014年 [査読有り][通常論文]
     
    A distributed antenna system, where antennas at a base station are spatially distributed over the cell, can improve throughput at the cell edge compared to a centralized antenna system. However, the peak capacity degrades when a remote antenna unit has a few antenna elements due to rank deficiency. In general, the number of antennas at the base station is limited by the number of pilot sequences. Thus, it is difficult to increase the number of antennas. In this paper, we use antenna splitting to increase the number of antennas without increasing the number of pilot sequences and evaluate the impact of antenna splitting on the sum capacity in a multiuser MIMO system. From computer simulations, it is shown that we can obtain higher sum capacity by increasing the number of antennas even though the number of pilot sequences is limited.
  • Terada, Tsubasa, Nishimura, Toshihiko, Ogawa, Yasutaka, Ohgane, Takeo, Yamada, Hiroyoshi
    2014 INTERNATIONAL WORKSHOP ON ANTENNA TECHNOLOGY: "SMALL ANTENNAS, NOVEL EM STRUCTURES AND MATERIALS, AND APPLICATIONS" (IWAT) 359 - 362 2014年 [査読有り][通常論文]
     
    Much attention has been paid to direction of arrival (DOA) estimation using a compressed sensing technique. In our previous study, we have proposed a method to estimate DOAs of multi-band signals using an array antenna at a receiver. As a result, we have produced an improvement of the probability of correct estimation. Moreover, the method can deal with waves exceeding the degrees of freedom of the array. However, we have assumed that incident waves have multi-bands where complex amplitudes are the same. First, in this paper, we propose a method that allows the estimation of DOAs when only the phases at the bands are different using not the complex amplitudes but powers of the signals. Second, we extend the technique in such a way that it can estimate DOAs of the signals having different amplitudes among bands.
  • Yamada, Hiroyoshi, Shirai, Satoshi, Nishimura, Toshihiko, Ogawa, Yasutaka, Ohgane, Takeo, Yamaguchi, Yoshio
    2014 USNC-URSI RADIO SCIENCE MEETING (JOINT WITH AP-S SYMPOSIUM) 205 - 205 2014年 [査読有り][通常論文]
  • Yasutaka Ogawa, Kanako Yamaguchi, Huu Phu Bui, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E96B 10 2364 - 2371 2013年10月 [査読有り][通常論文]
     
    We evaluated the behavior of a multi-user multiple-input multiple-output (MIMO) system in time-varying channels using measured data. A base station for downlink or broadcast transmission requires downlink channel state information (CSI), which is outdated in time-varying environments and we encounter degraded performance due to interference. One of the countermeasures against time-variant environments is predicting channels with an autoregressive (AR) model-based method. We modified the AR prediction for a time division duplex system. We conducted measurement campaigns in indoor environments to verify the performance of the scheme of channel prediction in an actual environment and measured channel data. We obtained the bit-error rate (BER) using these data. The AR-model-based technique of prediction assuming the Jakes' model was found to reduce BER. Also, the optimum AR-model order was investigated by using the channel data we measured.
  • Huu Phu Bui, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION 61 1 371 - 379 2013年01月 [査読有り][通常論文]
     
    In this paper, the performance of a multi-user multiple-input multiple-output (MIMO) system in time-varying channels is evaluated using measurement data. We consider the multi-user MIMO system using a block diagonalization (BD) scheme and an eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM) technique. In an ideal case, the BD scheme eliminates inter-user interference, and the E-SDM technique suppresses inter-stream interference. In actual radio environments, however, channels change over time. This causes interference in the multi-user MIMO system even though the BD scheme and the E-SDM technique are used. To overcome this problem, the authors have developed a simple channel prediction scheme on the basis of a linear extrapolation and have demonstrated its effectiveness by computer simulations assuming the Jakes' model. To verify the performance of the channel prediction scheme in actual environments, we conducted a measurement campaign in indoor environments and measured a large amount of channel data. Using these data, we examined the channel transition and channel tracking with the prediction method. Then we obtained the bit-error rate (BER) performance. The prediction technique was shown to track the channel and improve the BER performance almost to that in the ideal time invariant case.
  • Wataru Fukuda, Takashi Abiko, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Yusuke Ohwatari, Yoshihisa Kishiyama
    2013 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON INTELLIGENT SIGNAL PROCESSING AND COMMUNICATIONS SYSTEMS (ISPACS) 245 - 250 2013年 [査読有り][通常論文]
     
    The easiest way to improve the throughput performance of multiple-input multiple-output (MIMO) systems is to increase the number of both transmit and receive antennas. Thus, a massive MIMO concept has been proposed recently. In general, however, algorithms detecting spatially-multiplexed signals require the complexity to be proportional to the cubed power of the number of antenna elements at least. Several studies have shown that a detection based on belief propagation with a parallel interference canceller is implementable in the order of the second power of the number of elements and achieves very good BER performance. For further reduction of complexity, we apply layered belief propagation, forced convergence, and node selection methods to the belief propagation based detection. The results show that the layered belief propagation can halve the complexity without performance degradation.
  • Keita Harada, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    2013 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON INTELLIGENT SIGNAL PROCESSING AND COMMUNICATIONS SYSTEMS (ISPACS) 240 - 244 2013年 [査読有り][通常論文]
     
    Multi-user multiple-input multiple-output (MU-MIMO) systems in which signals are simultaneously transmitted from a base station to multiple users are well known as a method to improve the throughput performance. In MU-MIMO systems, the block diagonalization scheme is used to eliminate inter-user interference and the eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM) technique is used for channel capacity maximization. In this paper, a multi-user single-carrier E-SDM scheme in wideband transmissions is formulated. The transmit and receive weights are obtained in the frequency domain. The receive weights are based on the zero-forcing method, which simultaneously operates on the spatial domain processing and frequency domain equalization. Then, the bit error rate performance is evaluated using computer simulations.
  • Terada, Tsubasa, Nishimura, Toshihiko, Ogawa, Yasutaka, Ohgane, Takeo
    2013 IEEE ANTENNAS AND PROPAGATION SOCIETY INTERNATIONAL SYMPOSIUM (APSURSI) 866 - 867 2013年 [査読有り][通常論文]
     
    A method to estimate direction of arrival (DOA) of multi-band signals is proposed in this paper. The authors apply the compressed sensing theory which can reconstruct sparse data in a few measurements, to multi-band signals. Compared to various DOA estimation methods, this approach has produced a considerable improvement of DOA estimation accuracy. Moreover, this proposal can estimate more waves than the degrees of freedom of the array.
  • Yamaguchi, Kanako, Huu Phu Bui, Ogawa, Yasutaka, Nishimura, Toshihiko, Ohgane, Takeo
    2013 IEEE ANTENNAS AND PROPAGATION SOCIETY INTERNATIONAL SYMPOSIUM (APSURSI) 550 - + 2013年 [査読有り][通常論文]
     
    We consider a multi-user multiple-input multiple-output (MIMO) system using block diagonalization and eigenbeam-space division multiplexing to suppress inter-user interference and inter-stream interference. In time-varying environments, the performance seriously degrades due to mistracking of beamforming. A channel prediction scheme can eliminate the effect of the time-varying environments. In this paper, using indoor measurement data, we evaluate the bit error rate (BER) performance of a multi-user MIMO system with channel prediction based on an autoregressive model. It is shown that the proposed channel prediction technique can improve the BER performance significantly.
  • Yousuke Sano, Yusuke Ohwatari, Nobuhiko Miki, Yuta Sagae, Yukihiko Okumura, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane, Toshihiko Nishimura
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E95B 12 3728 - 3738 2012年12月 [査読有り][通常論文]
     
    This paper investigates the dominant impact on the interference rejection combining (IRC) receiver due to the downlink reference signal (RS) based covariance matrix estimation scheme. When the transmission modes using the cell-specific RS (CRS) in LTE/LTE-Advanced are assumed, the property of the non-precoded GRS is different from that of the data signals. This difference poses two problems to the IRC receiver. First, it results in different levels of accuracy for the RS based covariance matrix estimation. Second, assuming the case where the CRS from the interfering cell collides with the desired data signals of the serving cell, the IRC receiver cannot perfectly suppress this CRS interference. The results of simulations assuming two transmitter and receiver antenna branches show that the impact of the CRS-to-CRS collision among cells is greater than that for the CRS interference on the desired data signals especially in closed-loop multiple-input multiple-output (MIMO) systems, from the viewpoint of the output signal-to-interference-plus-noise power ratio (SINR). However, the IRC receiver improves the user throughput by more than 20% compared to the conventional maximal ratio combining (MRC) receiver under the simulation assumptions made in this paper even when the CRS-to-CRS collision is assumed. Furthermore, the results verify the observations made in regard to the impact of inter-cell interference of the CRS for various average received signal-to-noise power ratio (SNR) and signal-to-interference power ratio (SIR) environments.
  • Heedong Choi, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishmura, Takeo Ohgane
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E95B 7 2377 - 2385 2012年07月 [査読無し][通常論文]
     
    A time-reversal (TR) approach with multiple signal classification (MUSIC) provides super-resolution for detection and localization using multistatic data collected from an array antenna system. The theory of TR-MUSIC assumes that the number of antenna elements is greater than that of scatterers (targets). Furthermore, it requires many sets of frequency-domain data (snapshots) in seriously noisy environments. Unfortunately, these conditions are not practical for real environments due to the restriction of a reasonable antenna structure as well as limited measurement time. We propose an approach that treats both noise reduction and relaxation of the transceiver restriction by using a time-domain gating technique accompanied with the Fourier transform before applying the TR-MUSIC imaging algorithm. Instead of utilizing the conventional multistatic data matrix (MDM), we employ a modified MDM obtained from the gating technique. The resulting imaging functions yield more reliable images with only a few snapshots regardless of the limitation of the antenna arrays.
  • WEBBER Julian, NISHIMURA Toshihiko, OHGANE Takeo, OGAWA Yasutaka
    Int J Electr Eng Educ 49 3 232 - 242 2012年07月 [査読有り][通常論文]
     
    This paper describes the teaching and research of signal processing and communications systems that took place during the development of a real-time transceiver and radio channel testbed at Hokkaido University, Japan. Digital signal processing (DSP) concepts were taught and learnt during both the testbed system development and also the results gathering and analysis stages. The performance of a modern multiple antenna communications system is dependent on a number of key parameters, and the student interaction with such a real-time system can assist in the understanding of key but often abstract theoretical concepts. The communications algorithm and architecture overview on a signal processing board containing a Xilinx field programmable gate array (FPGA) and Analog Devices TigerSharc DSP is detailed. The lessons learned and potential uses of the testbed in both teaching and research are also described.
  • Julian Webber, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    International Conference on Advanced Communication Technology, ICACT 497 - 501 2012年 
    Low-density parity-check (LDPC) codes are capacity approaching codes that have rapidly been adopted in modern systems such as the IEEE 802.11n and long term evolution advanced (LTE-A) communications standards. The decoders based on the iterative belief propagation offer exceedingly high performance but unfortunately have high computational complexity. Therefore significant research has focused on lower complexity architectures based on the family of so-called bit-flipping algorithms. In the basic bit-flipping algorithm the number of failed parity checks for each bit is calculated and the sign of the bit with the maximum failed checks is inverted. Inverting bits above a certain threshold removes the complexity of calculating a maximum function and adaptive thresholds on each bit further simplifies the design. The choice of threshold updates directly affects the error and convergence performances. Here we describe a simple architecture that has two decoders with different scaling factors and select the branch with the lowest syndrome sum. It is shown that the addition of a random uniform perturbation to the threshold can reduce the average iteration count further by providing an escape from stuck decoding states. © 2012 GIRI.
  • Naohito Kiyomi, Julian Webber, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    2012 IEEE 75TH VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE (VTC SPRING) 2012年 [査読有り][通常論文]
     
    A cooperative relay has been studied as a method to improve transmission quality in wireless mesh networks and cellular systems. Multiple antenna elements at a source node enable adaptive beamforming and thus improve total performance of relay transmission. In this paper, we propose simple transmit beamforming at a source node when the source node has two or more antenna elements and knows all channel information in MISO-SISO/MIMO-MIMO amplify-and-forward relays with direct link and evaluate the packet error rate. The simulation results show that the proposed method achieves both low complexity and high performance.
  • Cristian Davidescu, Yasutaka Ogawa, Julian Webber, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    2012 IEEE 75TH VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE (VTC SPRING) 2012年 [査読有り][通常論文]
     
    In the case of broadband wireless access systems operating over non-line-of-sight (NLOS) links, the multipath can be severe. This leads to frequency-selective fading channel which causes distortions of the received signal. The single-carrier (SC) modulation method combined with frequency-domain equalization (FDE) at the receiver has been proposed as an alternative to the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system due to its relative small peak-to-average power ratio (PAPR) achieved at a similar complexity. Furthermore, an eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM) technique can be applied to the single-carrier system to improve the spectrum efficiency. This scheme makes use of both spatial and frequency diversity while maintaining a low PAPR. The computation load still remains a challenge for the uplink transmission where the power resources are limited, therefore, in this paper we propose some reduced-complexity techniques. The transmission performance of these techniques and the trade-off between complexity and bit error rate (BER) are evaluated in a frequency-selective Rayleigh channel by computer simulations.
  • Heedong Choi, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    2012 IEEE ANTENNAS AND PROPAGATION SOCIETY INTERNATIONAL SYMPOSIUM (APSURSI) 2012年 [査読有り][通常論文]
     
    An ultrawideband (UWB) imaging technique with time-reversal (TR) MUSIC has been studied for a remote sensing system because of the super-resolution characteristics. Particularly, TR-MUSIC imaging with the time-domain gating technique offers dramatical noise reduction as well as relaxation of the transceiver restriction. In this paper, we introduce selective UWB-TR-MUSIC imaging with the time-domain gating technique by utilizing partial frequencies. Instead of utilizing a single-frequency or all the available frequencies, we combine images from partial frequencies. The resulting pseudo-spectra yield distinctive features such as super resolution and statistical stability.
  • Julian Webber, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    APSIPA ASC 2011 - Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference 2011 492 - 495 2011年 
    This paper describes the hardware design of a wideband radio channel emulator for evaluating the bit error rate (BER) performances of two modern communications systems. The main system application described here is a multiple input multiple output - orthogonal frequency division multiplexing (MIMO-OFDM) system with beamforming. The performance of MIMO systems are dependent on the spatial correlation between channels and this is emulated using Cholesky factorization to compute real-time channels with a desired correlation. The emulator implements various contemporary radio channel models (e.g. Gaussian, Jakes, and Zheng). Up to sixteen independent channels are programmable for a 4 × 4 MIMO system. The second application is single-carrier frequency domain equalization. Single carrier frequency division multiple access (SC-FDMA) is deployed in the uplink of 3GPP long term evolution (LTE) systems and uses a single-input single-output (SISO) channel. The system development on a field programmable gate array (FPGA) is described.
  • Heedong Choi, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    iWEM2011 - IEEE International Workshop on Electromagnetics: Applications and Student Innovation Competition 140 - 144 2011年 [査読有り][通常論文]
     
    This paper introduces a time-reversal MUSIC (TR-MUSIC) approach based on the gating technique for detection and localization. TR-MUSIC has been proposed to surpass the classical diffraction limit. The general TR-MUSIC imaging algorithm uses a single snapshot to obtain a data matrix, however many snapshots are needed in a heavy noise environment. It is not preferable to require many snapshots because it takes a long measurement time. In this paper, we propose to reduce the noise component by using the gating technique accompanied with the Fourier transform. The proposed technique needs fewer snapshots and also provides a better performance. © 2011 IEEE.
  • Kyouhei Maeda, Toshihiko Nishimura, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane
    2011 IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ANTENNAS AND PROPAGATION (APSURSI) 835 - 838 2011年 [査読有り][通常論文]
     
    The method to estimate direction of arrival (DOA) with multi-band signals is proposed in this paper. The MUSIC method, which is one of the conventional super-resolution DOA estimation methods, is applied to sets of snapshots filtered from the multi-band signal. In the beginning, a set of snapshots is extracted by the narrow-band filter (NBF) for the lowest frequency where the half wavelength of center frequency equals the array antenna spacing for a uniform linear array, and processed by the MUSIC method in order to avoid grating lobes. Next, using another set of snapshots in higher frequency, more precise DOA estimation is done in a narrower range with finer step angle. Therefore, this method can realize more accurate DOA estimation than the conventional method using a single set of snapshots. By examining RMSE and success probability of DOA detection, this method is compared with a conventional method.
  • Huu Phu Bui, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    2011 IEEE INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON ANTENNAS AND PROPAGATION (APSURSI) 59 - 62 2011年 [査読有り][通常論文]
     
    The performance of a downlink multi-user MIMO system seriously degrades in time-varying environments because MIMO channels change during the time interval between transmission parameter determination and actual MIMO transmission. Channel prediction techniques have been proposed to improve the performance in dynamic environments. In this paper, based on indoor measurement data, we show the effect of the linear channel extrapolation, and evaluate the bit error rate performance of the multi-user MIMO system with the channel prediction technique.
  • Huu Phu Bui, Hiroshi Nishimoto, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    EURASIP JOURNAL ON WIRELESS COMMUNICATIONS AND NETWORKING 2010年 [査読有り][通常論文]
     
    Multiple-input multiple-output (MIMO) systems employ advanced signal processing techniques. However, the performance is affected by propagation environments and antenna characteristics. The main contributions of the paper are to investigate Doppler spectrum based on measured data in a typical meeting room and to evaluate the performance of MIMO systems based on an eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM) technique in an indoor time-varying fading environment, which has various distributions of scatterers, line-of-sight wave existence, and mutual coupling effect among antennas. We confirm that due to the mutual coupling among antennas, patterns of antenna elements are changed and different from an omnidirectional one of a single antenna. Results based on the measured channel data in our measurement campaigns show that received power, channel autocorrelation, and Doppler spectrum are dependent not only on the direction of terminal motion but also on the antenna configuration. Even in the obstructed-line-of-sight environment, observed Doppler spectrum is quite different from the theoretical U-shaped Jakes one. In addition, it has been also shown that a channel change during the time interval between the transmit weight matrix determination and the actual data transmission can degrade the performance of MIMO E-SDM systems.
  • Julian Webber, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    APSIPA ASC 2010 - Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference 757 - 760 2010年 
    In multiple-input multiple-output (MIMO) systems, eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM) can achieve high performance using channel state information that is fedback to the transmitter. Orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) systems can efficiently operate in wideband fading channels using a simple 1-tap equalizer on each sub-carrier. Here, MIMO channels are generated with increasing correlation through Cholesky factorization of the channel covariance matrix. To maintain a given BER and hence compensate for the effects of correlation, an increase in the transmit power is required (e.g. 0.4 dB for ρ=0.25 at 10 BER for a reduced complexity pseudo E-SDM system), but this increases significantly as ρ increases. In this paper, a description of the E-SDM system implementation on an FPGA-DSP platform is also detailed. -5
  • Masaki Takanashi, Toshihiko Nishimura, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E92B 8 2698 - 2707 2009年08月 [査読有り][通常論文]
     
    Ultrawide-band impulse radio (UWB-IR) technology and multiple-input multiple-output (MIMO) systems have attracted interest regarding their use in next-generation high-speed radio communication. We have studied the use of MIMO ultrawide-band (MIMO-UWB) systems to enable higher-speed radio communication. We used frequency-domain equalization based on the minimum mean square error criterion (MMSE-FDE) to reduce intersymbol interference (ISI) and co-channel interference (CCI) in MIMO-UWB systems. Because UWB systems are expected to be used for short-range wireless communication, MIMO-UWB systems will usually operate in line-of-sight (LOS) environments and direct waves will be received at the receiver side. Direct waves have high power and cause high correlations between antennas in such environments. Thus, it is thought that direct waves will adversely affect the performance of spatial filtering and equalization techniques used to enhance signal detection. To examine the feasibility of MIMO-UWB systems, we conducted MIMO-UWB system propagation measurements in LOS environments. From the measurements, we found that the arrival time of direct waves from different transmitting antennas depends on the MIMO configuration. Because we can obtain high power from the direct waves, direct wave reception is critical for maximizing transmission performance. In this paper, we present our measurement results, and propose a way to improve performance using a method of transmit (Tx) and receive (Rx) timing control. We evaluate the bit error rate (BER) performance for this form of timing control using measured channel data.
  • Hun Phu Bui, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E92B 7 2374 - 2388 2009年07月 [査読有り][通常論文]
     
    In this paper, the performance of multiuser MIMO E-SDM systems in downlink transmission is evaluated in both uncorrelated and correlated time-varying fading environments. In the ideal case, using the block diagonalization scheme, inter-user interference can be completely eliminated at each user; and using the E-SDM technique for each user, optimal resource allocation can be achieved, and spatially orthogonal substreams can be obtained. Therefore, a combination of the block diagonalization scheme and the E-SDM technique applied to multiuser MIMO systems gives very good results. In realistic environments, however, due to the dynamic nature of the channel and processing delay at both the transmitter and the receiver, the channel change during the delay may cause inter-user interference even if the BD scheme is used. In addition, the change may also result in large inter-substream interference and prevent optimal resource allocation from being achieved. As a result, system performance may be degraded seriously. To overcome the problem. we propose a method of channel extrapolation to compensate for the channel change. Applying our proposed method, simulation results show that much better system performance can be obtained than the conventional case. Moreover, it also shows that the system performance in the correlated fading environments is much dependent on the antenna configuration and the angle spread from the base station to scatterers.
  • 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 西村 寿彦
    シミュレーション 28 2 86 - 90 日本シミュレーション学会 2009年06月15日 [査読無し][通常論文]
  • Keiichi Kambara, Hiroshi Nishimoto, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E92B 5 1466 - 1474 2009年05月 [査読有り][通常論文]
     
    Frequency-domain equalization (FDE) has been studied for suppressing inter-symbol interference (ISI) due to frequency selective fading in single carrier systems. When a high-mobility terminal is assumed in the system, channel transition within an FIDE block cannot be ignored. The ISI reduction performance of FDE degrade, since the cyclicity of the channel matrix is lost. To solve this problem, a method of dividing the received data block into multiple subblocks has been proposed, where pseudo cyclic prefix (CP) processing is introduced to realize periodicity in each subblock. In this method, the performance is degraded by the inherently-inaccurate pseudo CP. In this paper, we study the application of frequency-domain turbo equalization (FDTE) to subblock processing for improving the accuracy of pseudo CP. The simulation results show that FDTE with subblock processing yields remarkable performance improvements.
  • 小川 恭孝, 大鐘 武雄, 西村 寿彦
    電子情報通信学会 通信ソサイエティマガジン 2009 11 11_32 - 11_38 The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers 2009年 [査読無し][通常論文]
     
    数十Gbit/s以上の超高速通信が必要になった場合,MIMO伝送が必須技術となることは容易に想像できる.しかし,実際に超高速伝送を実現できるかどうかは,アンテナ本数のみならず,周波数帯,伝搬環境,実装技術に大きく依存する.特に超高速伝送が使用されると考えられる見通しのある解放空間では,空間相関が高くなるため,MIMO伝送の効果が減少する.したがって,アンテナ配置や伝搬構造の能動的最適化など,改善手法について述べる.
  • KIM Sang‐Woo, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝
    電子情報通信学会論文誌 B J92-B 1 185 - 195 2009年01月01日 [査読無し][通常論文]
  • Julian Webber, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    APSIPA ASC 2009 - Asia-Pacific Signal and Information Processing Association 2009 Annual Summit and Conference 684 - 687 2009年 
    When channel state information is fed-back to the transmitter, multiple-input multiple-output (MIMO) systems can realize eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM) and system performance can be improved. Pseudo E-SDM offers both reduced computational complexity (the mean number of multiplications for 4×4 is reduced to about 1/10) and a reduction in the effective channel delay spread compared to E-SDM. This work describes the design of such a MIMO orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system based on the IEEE802.11n standard. The paper describes the real-time processing on field programmable gate arrays (FPGA) capable of sustaining a maximum 260 Mbps service within a 20 MHz bandwidth and the MIMO signal processing computed on digital signal processors (DSP). The modified Jakes model permits the Rayleigh fading channel to be emulated in real-time with limited hardware complexity.
  • Keisuke Saito, Julian Webber, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    GLOBECOM 2009 - 2009 IEEE GLOBAL TELECOMMUNICATIONS CONFERENCE, VOLS 1-8 2688 - 2692 2009年 [査読有り][通常論文]
     
    Frequency-domain equalization (FDE) has been studied for suppressing inter-symbol interference (ISI) due to frequency selective fading in single carrier systems. When a high-mobility terminal is assumed in the system, channel transition within an FFT block cannot be ignored. Then, the ISI reduction performance of FDE degrades since cyclicity of the channel matrix is lost. To solve this problem, we extend the conventional diagonal matrix in FDE to a tri-diagonal matrix. In addition, a simple procedure without strict calculation in tri-diagonalization is proposed. The proposed technique is applied to FDE and frequency-domain turbo equalization (FDTE). The results of numerical analysis show a remarkable improvement by the tri-diagonalization. When the normalized Doppler frequency is 0.0015, the bit error rate (BER) floor is decreased to less than 0.01 in the FDE case; and about 2.8 dB gain at the BER of 0.001 is obtained in the FDTE case.
  • Toshihiko Nishimura, Ysutaka Ogawa, Takeo Ohgane
    2009 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON INTELLIGENT SIGNAL PROCESSING AND COMMUNICATION SYSTEMS (ISPACS 2009) 240 - 243 2009年 [査読有り][通常論文]
     
    The method of separating two or more wideband signals that arrive from close angles is proposed. Its high-resolution capability of direction of arrival estimation is based on extracting narrowband components from the wideband signals in the frequency domain. Then, the resolution is stepwise improved by changing the target frequency band upward. By this process, we can avoid the effect of grating lobes. It was shown to be able to separate the signals that arrive from close angles by repeating the above routine even though the electric power spectrum density is low.
  • Masaki Takanashi, Toshihiko Nishimura, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E91B 11 3784 - 3787 2008年11月 [査読有り][通常論文]
     
    A uniform circular array (UCA) is a well-known array configuration which can accomplish estimation of 360 degrees field of view with identical accuracy. However, a UCA cannot estimate coherent signals because we cannot apply the SSP owing to the structure of UCA. Although a variety of studies on UCA in coherent multipath environments have been done, it is impossible to estimate the DOA of coherent signals with different incident polar angles. Then, we have proposed Root-MUSIC algorithm with a cylindrical array. However, the estimation performance is degraded when incident signals arrive with close polar angles. To solve this problem. in the letter, we propose to use SAGE algorithm with a cylindrical array. Here, we adopt a CLA Root-MUSIC for the initial estimation and decompose two-dimensional search to double one-dimensional search to reduce the calculation load. The results show that the proposal achieves high resolution with low complexity.
  • Masatsugu Higashinaka, Hiroshi Kubo, Akihiro Okazaki, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane, Toshihiko Nishimura
    IEICE TRANSACTIONS ON FUNDAMENTALS OF ELECTRONICS COMMUNICATIONS AND COMPUTER SCIENCES E91A 10 2787 - 2797 2008年10月 [査読有り][通常論文]
     
    This paper proposes a novel channel estimation method for iterative equalization in MIMO systems. The proposed method incorporates co-channel interference (CCI) cancellation in the channel estimator and the channel estimation is successively performed with respect to each stream. Accuracy of Channel estimation holds the key to be successfully converged the iterative equalization and decoding process. Although the channel estimates can be re-estimated by means of LS (Least Square) channel estimation using tentative decisions obtained in the iterative process, its performance is severely limited in a MIMO system because of erroneous decisions and ill-conditioned channel estimation matrix. The proposed method can Suppress the above effects by means of CCI cancellation and successive channel estimation. Computer simulation confirms that the proposed channel estimation method can accurately estimate the channel, and the receiver with iterative equalization and the proposed method achieves excellent decoding performance in a MIMO-SM system.
  • 斉藤 裕大, 小川 恭孝, 大鐘 武雄, 西村 寿彦
    電子情報通信学会論文誌. B, 通信 = The transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. B 91 9 940 - 947 一般社団法人電子情報通信学会 2008年09月01日 [査読無し][通常論文]
     
    将来の高速移動通信は現在よりも高い周波数帯を使用することが考えられる.この場合,端末の電源がバッテリーであるため,上り回線の送信電力が制限され,通信品質は劣化する.そこで,近傍の複数端末が送信データを共有して互いに協力し合う協調無線が注目されている.しかし,仮想的なアレーアンテナを形成してビームフォーミングを行う場合,各端末は異なる発振器で動作しているため,キャリヤ周波数のずれによる端末周波数オフセットの存在が通信特性に大きな影響を与えてしまう.そこで,本論文では過去のチャネル情報を用いた端末周波数オフセット推定法とそれを用いた送信側での補償法,及び,RLSアルゴリズムを用いた受信ウェイト制御との組合せについて検討し,計算機シミュレーションによりその特性について評価する.その結果,これらの制御を組み合わせることで,特性を大きく改善できることが確認された.
  • Huu Phu Bui, Hiroshi Nishimoto, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E91B 6 1713 - 1723 2008年06月 [査読有り][通常論文]
     
    In time-varying fading environments, the performance of multiple-input multiple-output (MIMO) systems applying an eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM) technique may be degraded due to a channel change during the time interval between the transmit weight matrix determination and the actual data transmission. To compensate for the channel change, we have proposed some channel prediction methods. Simulation results based on computer-generated channel data showed that better performance can be obtained when using the prediction methods in Rayleigh fading environments assuming the Jakes model with rich scatterers. However, actual MIMO systems may be used in line-of-sight (LOS) environments, and even in a non-LOS case, scatterers may not be uniformly distributed around a receiver and/or a transmitter. In addition, mutual coupling between antennas at both the transmitter and the receiver cannot be ignored as it affects the system performance in actual implementation. We conducted MIMO channel measurement campaigns at a 5.2 GHz frequency band to evaluate the channel prediction techniques. In this paper, we present the experiment and simulation results using the measured channel data. The results show that robust bit-error rate performance is obtained when using the channel prediction methods and that the methods can be used in both Rayleigh and Rician fading environments, and do not need to know the maximum Doppler frequency.
  • Hiroshi Nishimoto, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E91B 5 1648 - 1652 2008年05月 [査読有り][通常論文]
     
    The MIMO system can meet the growing demand for higher capacity in wireless communication fields. So far, the authors have reported that, based on channel measurements, uncoded performance of narrowband MIMO spatial multiplexing in indoor line-of-sight (LOS) environments generally outperforms that in non-LOS (NLOS) ones under the same transmit power condition. In space-frequency coded MIMO-OFDM spatial multiplexing, however, we cannot expect high space-frequency diversity gain in LOS environments because of high fading correlations and low frequency selectivity of channels so that the performance may degrade unlike uncoded cases. In this letter, we present the practical performance of coded MIMO-OFDM spatial multiplexing based on indoor channel measurements. The results show that an LOS environment tends to provide lower space-frequency diversity effect whereas the MIMO-OFDM spatial multiplexing performance is still better in the environment compared with an NLOS environment.
  • Masaki Takanashi, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E91B 4 1084 - 1094 2008年04月 [査読有り][通常論文]
     
    MIMO ((M) under bar ultiple-(I) under bar nput (M) under bar ultiple-(O) under bar utput) technologies have attracted much interest for high-rate and high-capacity wireless communications. MIMO technologies under frequency-selective fading environments (wideband MIMO technologies) have also been studied. A wideband MIMO system is affected by ISI ((I) under bar nter (S) under bar ymbol (I) under bar nterference) and CCI ((C) under baro-(C) under bar hannel (I) under bar nterference). Hence, we need a MIMO signal detection technique that simultaneously suppresses ISI and CCL The OFDM system and SC-FDE ((S) under bar ingle (C) under bar arrier-(F) under bar requency (D) under bar omain (E) under bar qualization) techniques are often used for suppressing ISL By employing these techniques with the ZF ((Z) under bar ero (F) under bar orcing) or the MMSE ((M) under bar inimum (M) under bar ean (S) under bar quare (E) under bar rror) spatial filtering technique, we can cancel both ISI and CCL To use ZF or MMSE, we need channel state information for calculating the receive weights. Although an LS ((L) under bar east (S) under bar quare) channel estimation technique has been proposed for MIMO-OFDM systems, it needs a large estimation matrix at the receiver side to obtain sufficient estimation performance in heavy multipath environments. However, the use of a large matrix increases computational complexity and the circuit size. We use frequency domain channel estimation to solve these problems and propose an iterative method for achieving better estimation performance. In this paper, we assume the use of a MIMO-UWB system that employs a UWB-IR ((U) under bar ltra-(W) under bar ideband (I) under bar mpulse Radio) scheme with the FDE technique as the wideband wireless transmission scheme for heavy multipath environments, and we evaluate the iterative frequency domain channel estimation through computer simulations and computational complexity calculations.
  • Keiichi Kambara, Hiroshi Nishimoto, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNICATIONS 26 2 359 - 365 2008年02月 [査読有り][通常論文]
     
    Frequency domain equalization (FDE) has been studied for reducing inter-symbol interference (ISI) caused by frequency selective fading in single carrier systems. When a high-mobility terminal exists in the system, the channel state may change within a DFT block. Then, the ISI reduction performance of FDE degrades since cyclicity of the channel matrix is lost. We propose to divide a received data block into multiple subblocks to decrease the channel transition within the DFT block in fast fading environments. Also, to satisfy periodicity of the received signal in each subblock, we introduce a pseudo cyclic prefix technique. The results of numerical analysis show that the proposed method can effectively decrease the error floor in fast fading environments.
  • K. Kambara, H. Nishimoto, T. Nishimura, T. Ohgane, Y. Ogawa
    IEEE Vehicular Technology Conference 2008年 [査読有り][通常論文]
     
    Frequency-domain equalization (FDE) has been studied for suppressing inter-symbol interference (ISI) due to frequency selective fading in single carrier systems. When a high-mobility terminal is assumed in the system, channel transition within an FFT block cannot be ignored. Then, the ISI reduction performance of FDE degrades since cyclicity of the channel matrix is lost. To solve this problem, a method of dividing the received data block into multiple subblocks has been proposed. In the paper, the subblock processing is applied to frequency-domain turbo equalization (FDTE). The results of numerical analysis show a remarkable improvement by the proposed method. Specifically, the FDTE with two-subblock processing can decrease the block error rate floor to less than 0.001 when the maximum Doppler frequency normalized by the block length is 0.4. ©2008 IEEE.
  • K. Kambara, H. Nishimoto, T. Nishimura, T. Ohgane, Y. Ogawa
    68TH IEEE VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, FALL 2008 839 - 843 2008年 [査読有り][通常論文]
     
    Frequency-domain equalization (FDE) has been studied for suppressing inter-symbol interference (ISI) due to frequency selective fading in single carrier systems. When a high-mobility terminal is assumed in the system, channel transition within an FFT block cannot be ignored. Then, the ISI reduction performance of FDE degrades since cyclicity of the channel matrix is lost. To solve this problem, a method of dividing the received data block into multiple subblocks has been proposed. In the paper, the subblock processing is applied to frequency-domain turbo equalization (FDTE). The results of numerical analysis show a remarkable improvement by the proposed method. Specifically, the FDTE with two-subblock processing can decrease the block error rate floor to less than 0.001 when the maximum Doppler frequency normalized by the block length is 0.4.
  • Bui Huu Phu, Hiroshi Nishimoto, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    2008 SECOND INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMMUNICATIONS AND ELECTRONICS 356 - 361 2008年 [査読有り][通常論文]
     
    In this paper, we examine some channel characteristics of SISO and MIMO systems based on the measured channel data in our measurement campaigns. We confirm that due to the mutual coupling between antennas, patterns of antenna elements are changed and different from an omnidirectional one of a single antenna. Results also show that received power, channel auto-correlation, and Doppler spectrum are much dependent not only on the direction of the RX motion, but also on the array orientation. In the NLOS environment, observed Doppler spectrum is quite different from the theoretical U-shaped Jakes' one.
  • Hiroshi Nishimoto, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION 55 12 3677 - 3689 2007年12月 [査読有り][通常論文]
     
    Multiple-input multiple-output (MIMO) spatial multiplexing that needs to separate and detect transmitted signal streams by using processing at the receiver end can increase the data rates of transmissions on independent and identically distributed (i.i.d.) channels. Such channels have been considered to exist in nonline-of-sight (NLOS) environments. However, actual communications may also be conducted in line-of-sight (LOS) environments. While an LOS component can increase the received power level, it may also cause correlated channels that make it difficult to detect the transmitted streams. In this paper, we describe the performance of 4 x 4 MIMO spatial multiplexing based on LOS and NLOS channel measurements in an indoor environment. For eight configurations of uniform linear arrays (four antenna spacings and two array orientations), we evaluated the cumulative distribution function (CDF) of the channel capacity and bit error rate performance versus transmit power, and we analyzed them in terms of antenna pattern, fading correlation, CDFs of MIMO channel elements, and CDFs of eigenvalues. Results show that, despite higher fading correlations and non i.i.d. channel characteristics, the performance of MIMO spatial multiplexing in the LOS environment is better than that in the NLOS one. However, the performance in the measured LOS environment largely depends on the MIMO configuration.
  • Hiroshi Nishimoto, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E90B 11 3311 - 3314 2007年11月 [査読有り][通常論文]
     
    For simulating i.i.d. time-varying MIMO channels using multiple Jakes' rings, it is desirable to generate channels having stable statistics with fewer scatterers. The statistical property of the conventional Jakes' model may depend on the initial phase set assigned to scattering points. In this letter, we present simple and effective conditions on arrangement of scattering points to achieve stable fading properties. The results show that the proposed arrangement provides higher statistical stability in generating time-varying channels.
  • Hiroshi Nishimoto, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E90B 11 3197 - 3207 2007年11月 [査読有り][通常論文]
     
    In a frequency-selective multiple-input multiple-output (MIMO) channel, the optimum transmission is achieved by beamforming with eigenvectors obtained at each discrete frequency point, i.e., an extension of eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM). However, the calculation load of eigenvalue decomposition at the transmitter increases in proportion to the number of frequency points. In addition, frequency-independent eigenvectors increase the delay spread of the effective channel observed at the receiver. In this paper, we propose a pseudo eigenvector scheme for the purpose of mitigating the calculation load and maintaining frequency continuity (or decreasing the delay spread). First, we demonstrate that pseudo eigenvectors reduce the delay spread of the effective channels with low computational complexity. Next, the practical performance of the pseudo E-SDM (PE-SDM) transmission is evaluated. The simulation results show that PE-SDM provides almost the same or better performance compared with E-SDM when the receiver employs a time-windowing-based channel estimation available in the low delay spread cases.
  • 大渡 裕介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄
    電子情報通信学会論文誌. B, 通信 = The transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. B 90 9 885 - 895 一般社団法人電子情報通信学会 2007年09月01日 [査読無し][通常論文]
     
    MIMO-OFDM空間分割多重において,送信側でチャネル情報(CSI)が既知,若しくは,受信側から用いるべき送信ウェートが報知される場合,固有ビーム空間分割多重(E-SDM)方式を用いることができ,MIMOチャネル最大の容量が得られる.筆者らはこれまで時間領域で最小二乗法を適用し,推定したCSIのうち,主要な成分のみをフィードバックすることにより,情報量が削減できることを報告してきた.本論文では,筆者らが提案しているCSIフィードバック手法及びコードブックを用いた送信ウェートフィードバック手法について比較検討を行った.その結果,各手法におけるフィードバック情報量をほぼ等しくした場合,情報量が少ない4×2MIMOにおいては送信ウェート行列をフィードバックする手法の特性が,情報量が多い4×2MIMO,及び4×4MIMOにおいてはCSIフィードバック手法の特性が良好であることが確認された.
  • Hiroshi Nishimoto, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E90B 6 1474 - 1486 2007年06月 [査読有り][通常論文]
     
    MIMO systems using a space division multiplexing (SDM) technique in which each transmit antenna sends an independent signal substrearn have been studied as one of the successful applications to increase data rates in wireless communications. The throughput of a MIMO channel can be maximized by using an eigenbeam-SDM (E-SDM) technique, and this paper investigates the practical performance of 2x2 and 4 x 4 MIMO E-SDM based on indoor measurements. The channel capacity and bit error rate obtained in various uniform linear array configurations are evaluated and are compared with the corresponding values for conventional SDM. Analysis results show that the bit error rate performance of E-SDM is better than that of SDM and that E-SDM gives better performance in line-of-sight (LOS) conditions than in non-LOS ones. They also show that the performance of E-SDM in LOS conditions depends very much on the array configuration.
  • Y. Ogawa, H. P. Bui, H. Nishimoto, T. Nishimura, T. Ohgane
    IET Seminar Digest 2007 11961 2007年 [査読有り][通常論文]
     
    MIMO channel characteristics and spatial multiplexing are investigated from the viewpoint of antennas and propagation in this paper. We conducted 4x4 MIMO channel measurement campaigns in an indoor propagation environment. Using the measured data, we examined the detail of the MIMO channels. The MIMO channels and eigenvalues are largely different for MIMO array orientations in an LOS environment. This is due to the effect of mutual coupling between antenna elements. Then, the bit error rate (BER) of eigenbeam space division multiplexing (E-SDM) in a quasi-static environment is examined using the measured MIMO channel data. It is shown that the BER performance in an LOS environment is affected by the mutual coupling. Furthermore, we obtained time-varying MIMO channel data, and calculated the channel auto-correlation and Doppler spectrum. The BER performance is evaluated for different maximum Doppler frequencies and different (LOS/NLOS) environments.
  • Hiroshi Nishimoto, Toshihiko Nishimura, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane
    IEEE Antennas and Propagation Society, AP-S International Symposium (Digest) 3876 - 3879 2007年 [査読有り][通常論文]
  • Bui Huu Phu, Toshihiko Nishimura, Hiroshi Nishimoto, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    IEEE Vehicular Technology Conference 1322 - 1326 2007年 [査読有り][通常論文]
     
    The performance of MIMO-OFDM E-SDM systems may be seriously degraded in time-varying fading environments due to a channel transition. In the paper, we propose two methods of channel extrapolation to compensate for the channel change. Futhermore, we also consider a method to reduce the amount of header signal and the computational complexity for the systems. We conducted MIMO measurement campaigns at a 5.2 GHz frequency band to evaluate the system performance. Simulation results based on the measured channel data show that robust bit-error rate performance can be obtained by using our channel prediction methods in both line-of-sight (LOS) and non-LOS environments. It is also shown that the method of reducing the amount of header signal and the computational complexity may be used in the practical implementation point of view. © 2007 IEEE.
  • Hiroshi Nishimoto, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa
    IEEE Vehicular Technology Conference 541 - 545 2007年 [査読有り][通常論文]
     
    In a frequency-selective MIMO channel, the optimum beamforming is achieved by using eigenvectors, i.e., eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM), in the frequency domain. However, the calculation load of eigenvalue decomposition increases in proportion to the number of FFT points. In addition, eigenvectors without consideration of frequency continuity increase the delay spread of the effective channel observed at the receiver. To solve these issues, a pseudo eigenvector technique has been proposed. It has also been reported that a pseudo E-SDM (PE-SDM) technique can provide almost the same or better performance compared with the E-SDM when the receiver employs a simple channel estimator with time windowing. In this paper, focusing on the calculating process of pseudo eigenvectors, we propose a spatial windowing scheme improving the accuracy of the effective channel estimates. The simulation results show that the accuracy in the PE-SDM can be improved by combining the proposed scheme with the conventional time windowing scheme. © 2007 IEEE.
  • Huu Phu Bui, Toshihiko Nishimura, Hiroshi Nishimoto, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane
    2007 IEEE ANTENNAS AND PROPAGATION SOCIETY INTERNATIONAL SYMPOSIUM, VOLS 1-12 209 - 212 2007年 [査読有り][通常論文]
  • Huu Phu Bui, Hiroshi Nishimoto, Toshihiko Nishimura, Yasutaka Ogmata, Takeo Ohgane
    2007 IEEE ANTENNAS AND PROPAGATION SOCIETY INTERNATIONAL SYMPOSIUM, VOLS 1-12 1245 - 1248 2007年 [査読有り][通常論文]
  • Hun Phu Bui, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane, Toshihiko Nishimura
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E89B 11 3083 - 3092 2006年11月 [査読有り][通常論文]
     
    Multiple-input multiple-output (MIMO) systems using eigenbeam space division multiplexing (E-SDM) perform well and have increased capacities compared with those using conventional space division multiplexing (SDM). However, channel state information (CSI) is required at a transmitter, and the performance of E-SDM systems depends much on the accuracy of the CSI at a transmitter and a receiver. In time-varying fading environments, the channel change between the transmit weight determination time and the actual data transmission time causes the system performance to degrade. To compensate for the channel error, a linear extrapolation method has been proposed for a time division duplexing system. Unfortunately, the system performance still deteriorates as the maximum Doppler frequency increases. Here, two new techniques of channel extrapolation are proposed. One is second order extrapolation, and the other is exponential extrapolation. Also, we propose maximum Doppler frequency estimation methods for exponential extrapolation. Simulation results for 4tx 4rx MIMO systems showed that using the proposed techniques, E-SDM system performs better in a higher Doppler frequency region.
  • 大渡 裕介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄
    電子情報通信学会論文誌. B, 通信 = The transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. B 89 9 1765 - 1775 一般社団法人電子情報通信学会 2006年09月01日 [査読無し][通常論文]
     
    送受信側に複数のアンテナを設置し,各送信アンテナごとに独立したOFDM信号を送信するMIMO-OFDM空間分割多重では,マルチパス環境においても符号問干渉なしに伝送速度の向上が期待できる.更に,送信側でチャネル情報(CSI)が既知の場合,MIMOチャネルにおける最大スループットを得る固有ビーム空間分割多重(E-SDM)方式を用いることができる.しかしながら,OFDMでは各サブキャリヤごとにCSIをフィードバックする必要があり,通信容量を圧迫してしまう.本論文では,筆者らが以前より提案している時間領域で最小二乗法を適用し,推定したCSIをフィードバックすることで情報量を削減でき,更に良好な特性が得られることを示している.
  • 田中 豊久, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝
    電子情報通信学会論文誌. B, 通信 = The transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. B 89 2 264 - 277 一般社団法人電子情報通信学会 2006年02月01日 [査読無し][通常論文]
     
    第3世代の移動通信方式として既にサービスが提供されているW-CDMAは,3rd Generation Partnership Project (3GPP)で引き続き性能向上のため仕様策定が行われている.下り回線に関しては最高データレート14.0Mbit/sのHigh Speed Downlink Packet Access (HSDPA)が規定され,更にMIMOの適用が検討されている.本論文では,W-CDMA方式の上り回線にMIMO伝送を適用した場合について,シングルユーザでの通信を対象として計算機シミュレーションにより検討した.3GPPのRelease99規格で仕様化されているチャネルコーディング,拡散方法を用いて,12.2kbit/s,384kbit/s,更に2,048kbit/sのデータレートについて評価した.特に遅延波の存在する周波数選択性フェージング環境下で,チャネルの状態に応じて送信電力を制御できるE-SDM (Eigen Space Division Multiplexing)アルゴリズムが有効であることが分かった.
  • Yusuke Ohwatari, Bui Huu Phu, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    IEEE Vehicular Technology Conference 401 - 405 2006年 [査読有り][通常論文]
     
    MIMO space division multiplexing in an OFDM system (MIMO-OFDM) can achive high-data-rate transmission without additional frequency spectra. Furthermore, eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM) which is also called the singular value decomposition (SVD) algorithm can provide maximum throughput in the MIMO channel when channel state information (CSI) is available at the transmitter. When the uplink and downlink channels are not reciprocal as in a FDD system, we need to feed back the CSI from the receiver to the transmitter. However, capacity is limited because CSI feedback is needed for each subcarrier in an OFDM system. This paper proposes the feedback of the time-domain channel estimated using the minimum mean square error method. The proposed method can reduce the amount of feedback information, and reveals better bit error rate performance than the other schemes. © 2006 IEEE.
  • 中村 雄一郎, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄
    電子情報通信学会論文誌. B, 通信 = The transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. B 88 9 1813 - 1820 一般社団法人電子情報通信学会 2005年09月01日 [査読無し][通常論文]
     
    マルチパス環境下で, 周波数選択性フェージングを受けにくいOFDM方式は, 無線LANに利用されている.また, 送受信側の双方に複数のアンテナを設置し, 各送信アンテナから独立なOFDM信号を送ることによって, 100Mbit/sを超える高速伝送を実現するMIMO-OFDM空間分割多重方式の研究が行われている.本論文では, MIMO-OFDM空間分割多重について, 筆者らが以前より提案している時間領域で最小二乗法を適用しチャネル推定を行う方法を, チャネルと送受信機間の周波数オフセット推定法に拡張し, IEEE802.11aと同じプリアンブルの長さで両者の推定が可能であることを示している.
  • M Takanashi, T Nishimura, Y Ogawa, T Ohgane
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E88B 6 2588 - 2596 2005年06月 [査読有り][通常論文]
     
    Mainly, a uniform linear array (ULA) has been used for DOA estimation of coherent signals because we can apply the spatial smoothing preprocessing (SSP) technique. However, estimation by a ULA has ambiguity due to the symmetry, and the estimation accuracy depends on the DOA. Although these problems can be solved by using a uniform circular array (UCA), we cannot estimate the DOA of coherent signals because the SSP technique cannot be applied directly to the UCA. In this paper, we propose to estimate 2-dimensional DOA (polar angles and azimuth angles) estimation of coherent signals using a cylindrical array which is composed of stacked UCAs.
  • Takeo Ohgane, Toshihiko Nishimura, Yasutaka Ogawa
    IEICE Transactions on Communications E88-B 5 1843 - 1851 2005年 [査読有り][通常論文]
     
    Currently, space division multiplexing (SDM), where individual data streams are transmitted from different antennas simultaneously, is expected to be a promising technology for achieving a high data rate within a limited frequency band in a multiple-input multiple-output channel. In this paper, transmitter and receiver architectures of SDM applications are described, and performance improvement with the increase of data streams is shown referring to results of computer simulations. In addition, channel coded systems are also evaluated. Copyright © 2005 The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers.
  • Y Ogawa, K Nishio, T Nishimura, T Ohgane
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E88B 1 10 - 18 2005年01月 [査読有り][通常論文]
     
    We consider space division multiplexing in a MIMO-OFDM system for high data rate transmission. Channel estimation is very important for suppressing interference and demultiplexing signals. In a wireless LAN system such as IEEE 802.11a, only a few training symbols are inserted in each subcarrier. First, we propose a channel estimation method for a MIMO-OFDM system with two training symbols per subcarrier. The basic idea is to estimate the time-domain channel responses between the transmit and receive antennas. The array response vectors for each subcarrier are calculated by applying a fast Fourier transform to them. We then can obtain the adaptive weights to cancel the interference. We show that employing training symbols having a lower condition number of the matrix used for the channel estimation improves the estimation accuracy. Furthermore, we show the bit error rate for several signal detection schemes using the above estimated channel, it is shown that an ordered successive detection based on an MMSE criterion has excellent performance, that is, it can achieve higher-speed transmissions with a lower transmit power.
  • Yasutaka Ogawa, Hiroshi Nishimoto, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane
    IEEE Vehicular Technology Conference 4 2398 - 2402 2005年 [査読有り][通常論文]
     
    Spatial multiplexing in a MIMO system can achieve high speed transmission in i.i.d. Rayleigh channels. However, actual communications can be conducted in LOS environments where we have higher received signal power, whereas channels may be correlated. Although many MIMO measurement campaigns have been conducted so far, conventional investigations are not considered to be sufficient from wireless engineering viewpoint. In this paper, we examine bit error rate (BER) of spatial multiplexing as a function of total transmit power in indoor LOS environments. This consideration is done using 4 × 4 MIMO channel measurements. We compare the BER performance with the one in NLOS environments. Then, we investigate also the BER performance for a case where the channel state information is available also at a transmitter. It has been shown that the BER performance is generally better in the LOS environments than in the NLOS ones despite higher fading correlations, and that the performance in the LOS environments tends to change largely depending on a MIMO system configuration. We have also considered the effect of mutual coupling in antennas to the performance, and relations between eigenvalue distributions and the performance.
  • T Nishimura, T Tsutsumi, T Ohgane, Y Ogawa
    2005 IEEE/ACES INTERNATIONAL CONFERENCE ON WIRELESS COMMUNICATIONS AND APPLIED COMPUTATIONAL ELECTROMAGNETICS 44 - 47 2005年 [査読有り][通常論文]
  • Y Ogawa, H Nishimoto, T Nishimura, T Ohgane
    2005 IEEE/ACES International Conference on Wireless Communications and Applied Computational Electromagnetics 486 - 489 2005年 [査読有り][通常論文]
  • Y Ogawa, H Nishimoto, T Nishimura, T Ohgane
    VTC2005-FALL: 2005 IEEE 62ND VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, 1-4, PROCEEDINGS 2398 - 2402 2005年 [査読有り][通常論文]
     
    Spatial multiplexing in a MIMO system can achieve high speed transmission in i.i.d. Rayleigh channels. However, actual communications can be conducted in LOS environments where we have higher received signal power, whereas channels may be correlated. Although many MIMO measurement campaigns have been conducted so far, conventional investigations are not considered to be sufficient from wireless engineering viewpoint. In this paper, we examine bit error rate (BER) of spatial multiplexing as a function of total transmit power in indoor LOS environments. This: consideration is done using 4 x 4 MIMO channel measurements. We compare the BER performance with the one in NLOS environments. Then, we investigate also the BER performance for a case where the channel state information is available also at a transmitter. It has been shown that the BER performance is generally better in the LOS environments than in the NLOS ones despite higher fading correlations, and that the performance in the LOS environments tends to change largely depending on a MIMO system configuration. We have also considered the effect of mutual coupling in antennas to the performance, and relations between eigenvalue distributions and the performance.
  • K Sumii, T Nishimura, T Ohgane, Y Ogawa
    VTC2005-SPRING: 2005 IEEE 61ST VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, VOLS 1-5, PROCEEDINGS 882 - 886 2005年 [査読有り][通常論文]
     
    When we consider a large number of substreams and constellations in channel-coded space division multiplexing (SDM) in a MIMO channel, computational complexity of a soft MIMO decoder based on the maximum likelihood (ML) detection becomes enormous. Even in complexity-reduced processing such as sphere decoding, the MIMO detector must search several non-ML points to calculate a log-likelihood ratio (LLR) of each bit for a soft-input channel decoder. In the paper, we propose a simplified iterative processing method for the soft MIMO detector and soft-input/soft-output (SISO) channel decoder to decrease the number of Euclidean distance calculations of non-NIL points. To update the non-ML points to be searched, we monitor the LLR value of each bit returned from the SISO channel decoder. The computer simulation assuming 4tx-4rx turbo-coded SDM of 16-QAM shows that the proposed method provides the gain of 0.7 dB at FER of 0.01 against the non-iterative method using 65536 points, where the number of searched points per iteration at average E(b)/N(0) = 1 dB was 17.8 in average and 62.4 at most in the proposed method.
  • 大鐘 武雄, 西村 寿彦, 小川 恭孝
    電子情報通信学会論文誌. B, 通信 = The transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. B 87 9 1162 - 1173 一般社団法人電子情報通信学会 2004年09月01日 [査読無し][通常論文]
     
    MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)チャネル伝送において,複数のアンテナから同時に異なる信号系列を伝送する空間分割多重方式は,限られた周波数帯域で高速伝送を可能とする手法として注目されている.本論文では,各種空間分割多重方式の送受信方式について解説するとともに,送受信アンテナ本数の増加による特性改善効果について計算機シミュレーションにより明らかにする.また,誤り訂正符号化時における特性評価も併せて行う.
  • 西本 浩, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄
    電子情報通信学会論文誌. B, 通信 = The transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. B 87 9 1442 - 1453 電子情報通信学会 2004年09月01日 [査読無し][通常論文]
     
    従来,MIMOシステムに空間分割多重方式を適用させるMIMO-SDMの研究では,送受信アンテナ間のチャネルは独立なレイリーフェージング環境と仮定されることが多く,この仮定のもとでは,受信側での処理により信号ストリームの分離検出が可能となる.本論文では,チャネル間の独立性が崩れる可能性のある,見通し内伝搬路で行った5.2GHz帯での伝搬実験結果から,そのような環境における2×2MIMO-SDMの有効性を検証し,見通しとならない環境における特性との比較を行っている.また,同様の実験を電波暗室でも行い,極めてマルチパス波の少ない環境でのMIMO-SDMの挙動を紹介する.これらの実験の結果,見通し内伝搬環境においても散乱波が存在する場合にはSDM方式が有効であること,見通し外伝搬環境に比べてアンテナ素子の配置等により,特性が大きく変動する傾向にあることが分かった.
  • 堤 貴彦, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝
    電子情報通信学会論文誌. B, 通信 = The transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. B 87 9 1496 - 1504 一般社団法人電子情報通信学会 2004年09月01日 [査読無し][通常論文]
     
    各種空間分割多重方式について,チャネル情報に誤差がある場合の誤り率特性を比較検討した.また,固有ビーム空間分割多重(E-SDM)方式と重み付きSDM (W-SDM)においては,一次外挿法を用いることにより,特性の改善を図った.その結果,チャネルの時間変動が大きい場合には,送信側で処理を行わない結合推定を用いたSDM (JD)の特性より劣化することが明らかとなった.しかし,送信側で一次外挿法を用いることで,大きな改善効果が得られることが確認できた.
  • Hiroyuki Saito, Toshihiko Nishimura, Manabu Yamamoto, Kiyohiko Itoh
    Electronics and Communications in Japan, Part I: Communications (English translation of Denshi Tsushin Gakkai Ronbunshi) 87 4 45 - 53 2004年04月 [査読有り][通常論文]
     
    The quasi-optical antenna-mixer is a receiving system that spatially receives RF signals and local oscillator (LO) signals and at the same time converts the RF signals to intermediate (IF) frequency signals. The line transmission loss, which causes a problem at millimeter wave frequencies, can be suppressed. In this paper, test fabrication and measurement of a quasi-optical antenna-mixer array receiving RF and LO signals with a magnetic loop antenna are carried out at 10 GHz and quasi-optical mixing is shown to be possible. A two-dimensional array antenna using this element is proposed. Its receiving characteristics are theoretically predicted. By changing the illumination angle or frequency of the LO, it is found that the receiving direction of the RF can be scanned. In addition, the suppression of RF and LO signals appearing at the output end is demonstrated. An experiment with a two-dimensional array consisting of eight elements of quasi-optical antenna-mixers is carried out and the validity of the proposal is confirmed. © 2003 Wiley Periodicals, Inc.
  • M Hoshino, M Uesugi, T Ohgane, Y Ogawa, T Nishimura
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E86B 12 3476 - 3482 2003年12月 [査読有り][通常論文]
     
    Space-Time Turbo code is an effective method for the enhancement of link capacity and maximizing the link-budget by balancing the coding gain obtained via Turbo codes and the diversity gain obtained through multiple antenna transmission. A study on an antenna selection scheme for Space-Time Turbo code for OFDM systems is presented in this paper. In the proposed method, the systematic bits and the punctured parity bits are sent from the selected antenna for each sub-carrier, while data transmission is suspended from the antenna experiencing poor channel conditions at the receiver. Simulation results show that the proposed method yields a 2.2dB gain in the required TxE(b)/N-0 relative to the conventional method, and makes the channel estimation accuracy more robust. Moreover, the proposed method reduces transmission power by about 4dB compared to the conventional method.
  • Y Ogawa, K Nishio, T Nishimura, T Ohgane
    2003 IEEE 58TH VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, VOLS1-5, PROCEEDINGS 493 - 497 2003年 [査読有り][通常論文]
     
    We propose new signal detection for space division multiplexing in a MIMO-OFDM system for high data rate transmission. Channel estimation is very important for suppressing the interference and demultiplexing the signals. In a wireless LAN system such as IEEE 802.11a, only a few training symbols are inserted in each subcarrier. We propose a channel estimation method for the MIMO-OFDM system with two training symbols per subcarrier. The basic idea is to estimate the time-domain channel responses between the transmit and receive antennas. Applying the fast Fourier transform to them, the array response vectors for each subcarrier are calculated. Then, we can obtain the adaptive weights to cancel the interference. We show that employing training symbols having a lower condition number of a matrix used for the channel estimation improves the estimation accuracy.
  • Y Kishiyama, T Nishimura, T Ohgane, Y Ogawa, Y Doi
    ELECTRONICS AND COMMUNICATIONS IN JAPAN PART I-COMMUNICATIONS 86 5 81 - 91 2003年 [査読有り][通常論文]
     
    Recently, the Space Division Multiple Access (SDMA) scheme has been proposed to improve channel utilization efficiency. SDMA requires separation and detection schemes in the base station because serious interference develops among all of the users accommodated by the same channel. In this paper, we propose the Channel Response Assisted Adaptive Array (CRA-AA) that estimates the channel response in the uplink and uses this result to indirectly control the directivity, and compare its performance to those of MMSE adaptive array and joint detection. We also study a scheme to compensate for the carrier frequency offsets generated at each user. We found that CRA-AA had superior performance in the presence of both fast fading and carrier frequency offsets. (C) 2003 Wiley Periodicals, Inc.
  • 斉藤 寛之, 西村 寿彦, 山本 学, 伊藤 精彦
    電子情報通信学会論文誌. B, 通信 = The transactions of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. B 85 9 1493 - 1500 一般社団法人電子情報通信学会 2002年09月01日 [査読無し][通常論文]
     
    準光学アンテナ・ミキサは,高周波信号(RF)と局部発振周波(LO)の信号を空間的に受信すると同時に中間周波数(IF)信号へ変換する受信システムであり,ミリ波帯で問題となる線路の伝送損失をおさえることができる.本論文では,RFとLOを磁流ループアンテナで受信する準光学アンテナ・ミキサアレーの10GHz帯における試作測定を行い,準光学的ミキシングが可能であることを示す.また,この素子を用いた2次元アレーアンテナを提案し,理論的にその受信特性を明らかにする.LOの照射角または周波数を変えることでRFの受信方向が走査できることに加えて,出力端にろうえいするRF・LO信号の抑制が可能であることを示す.8素子の準光学アンテナ・ミキサで構成される2次元アレーの実験を行い,提案の妥当性を確認する.
  • T Nishimura, Y Takatori, T Ohgane, Y Ogawa, KZ Cho
    IEEE 56TH VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, VTC FALL 2002, VOLS 1-4, PROCEEDINGS 190 - 194 2002年 [査読有り][通常論文]
     
    In this paper, we propose a novel downlink null-forming technique for space division multiple access (SDMA) in a multiple-input multiple-output (MIMO) channel where a base station and all terminal stations have multiple antennas. In the SDMA system, simple beamforming is not efficient to achieve good performance due to cochannel interference. Proposed method is based on nullforming and characterized by antenna element selection at each terminal where the selected antenna pair satisfies the lowest spatial correlation condition in all combinations. The results obtained by computer simulations show selective diversity gain of the proposed method and performance improvement due to joint detection at each terminal.
  • K Miyashita, T Nishimura, T Ohgane, Y Ogawa, Y Takatori, K Cho
    IEEE 56TH VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, VTC FALL 2002, VOLS 1-4, PROCEEDINGS 1302 - 1306 2002年 [査読有り][通常論文]
     
    When channel state information is known at a transmitter in multiple-input multiple-output systems, the optimum capacity is given by eigenmode channel division with water-pouring power control. In this eigenbeam-space division multiplexing (ESDM), bit assignments to substreams based on the capacity is not optimum due to the fact that the-number of assigned bits is expressed by discrete quantity. In the paper, a method to assign both bit and transmit power to each substream based on the criterion minimizing total bit error rate (BER) is developed, and the BER performance is numerically analyzed in comparison to spatial division multiplexing (SDM). The simulation results assuming 5-transmit and 2-receive antennas show that the E-SDM provides about 10 dB gain compared to the conventional SDM at average BER of 10(-3).
  • T Nishimura, Y Tanabe, T Ohgane, Y Ogawa, Y Doi, J Kitakado
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E84B 7 1735 - 1742 2001年07月 [査読有り][通常論文]
     
    In SDMA, a spatial domain interference canceller applying a multistage processing concept to the MMSE multibeam adaptive array has an attractive feature. Weak power signals strongly interfered can be detected in the succeeded stages after removing other strong power signals which are already detected. This idea can be enhanced to the reference timing estimation required in the MMSE algorithm. In this paper, the spatial domain interference canceller introducing multistage timing estimation is proposed and its performance is evaluated by computer simulations. The results show that the timing estimation performance highly improved.
  • T Nishimura, T Ohgane, Y Ogawa, Y Doi, J Kitakado
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E84B 3 377 - 382 2001年03月 [査読有り][通常論文]
     
    It is difficult for an adaptive array to reduce interference signals efficiently from received signals when the interference signals and desired signal are closely located. This is a problem for a spatial division multiple access (SDMA) system using the multibeam adaptive array as a multiuser detector. In this paper, we propose a space domain multistage interference canceller (SD-MIC) for the SDMA system. Its performance is evaluated by computer simulations, assuming Japanese personal handy phone system (PHS) uplink environments. The results show remarkable improvement in high spatial correlation situations.
  • 岸山 祥久, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 土居 義晴
    電子情報通信学会論文誌. B, 通信 84 2 178 - 187 一般社団法人電子情報通信学会 2001年02月01日 [査読無し][通常論文]
     
    近年, チャネルの利用効率を向上させるためSDMA(Space Division Multiple Access)方式が提案されている.SDMA方式では, 同一チャネルに収容されたすべてのユーザ間で深刻な干渉が生じるため, 基地局でこれらを分離・検出する手法が必要となる.そこで, 本論文では, 上り回線においてチャネル応答推定を行い, その結果を用いて間接的に指向性制御を行うCRA-AA(Channel Response Assisted Adaptive Array)を提案し, MMSE基準のアダプティブアレー, 及び結合推定との特性比較を行った.また, 各ユーザにおいてそれぞれ発生するキャリヤ周波数オフセットを補償する手法についても検討を行った.その結果, CRA-AAが高速フェージングに対する特性, 及びキャリヤ周波数オフセットに対する特性がともに優れていることがわかった.
  • Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Yoshiharu Doi, Jun Kitakado
    IEEE Vehicular Technology Conference 3 54 1538 - 1542 2001年 [査読有り][通常論文]
     
    In this paper, we discuss downlink beamforming methods in consideration of a terminal having a joint detector function for space division multiple access (SDMA) in both a multi-input single-output (MISO) channel and a multi-input multi-output (MIMO) channel. We investigate two methods a general beamformer, which maximizes the desired signal's power at the receiver (at transmit MRC1 diversity) and a null steering concept, which avoids the interference signal reaching the receiver. The computer simulation results show that the null steering concept yields better performance compared to the beam steering even considering the joint detection at the receiver.
  • Tsuyoshi Kaichida, Nozomu Ishii, Manabu Yamamoto, Toshihiko Nishimura, Kiyohiko Itoh
    Electronics and Communications in Japan, Part I: Communications (English translation of Denshi Tsushin Gakkai Ronbunshi) 84 3 21 - 28 2001年 [査読有り][通常論文]
     
    At millimeter wave frequencies, the loss in the transmission line is significant. To alleviate this problem, a quasi-optical mixer will reduce the transmission loss by combining the antenna and the mixer. The RF and the local signals at two different frequencies are received spatially, and the intermediate frequency is generated immediately. To realize this function, there is a microstrip antenna fed by a coplanar waveguide to operate at two frequencies. In this paper, the spectral domain method is used to analyze the input characteristics of the 1/20 scale model of this antenna at microwave frequencies. It is shown that the antenna can be operated at two frequencies independently. Further, the radiation characteristics of this antenna are evaluated in terms of the absolute gain.
  • Y Ogawa, Y Tanabe, T Nishimura, T Ohgane
    2001 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON COMMUNICATIONS, VOLS 1-10, CONFERENCE RECORD 2558 - 2562 2001年 [査読有り][通常論文]
     
    Multipath propagation causes serious performance degradation in a high-speed mobile TDMA system. We have proposed the adaptive antenna which copes with the multipath signals. These considerations have been limited to an uplink channel. In this paper, we propose the basestation adaptive antennas both for the uplink and downlink channels. We assume the FDD/TDMA system where the frequencies are different between the uplink and downlink channels. The weight vectors proposed in this paper are determined using DOA estimation. The problem of the frequency difference in FDD is removed by this scheme. For the uplink channel, we can realize the path-diversity using the adaptive antenna with several weight vectors. For the downlink channel, we propose a singlebeam adaptive antenna and two-beam one. It will be shown that the combination of the two-beam basestation adaptive antenna and the mobile terminal with two-input (two-antenna) MLSE equalizer shows better performance.
  • T Nishimura, T Ohgane, Y Ogawa, Y Doi, J Kitakado
    IEEE 54TH VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, VTC FALL 2001, VOLS 1-4, PROCEEDINGS 1538 - 1542 2001年 [査読有り][通常論文]
     
    In this paper, we discuss downlink beam-forming methods in consideration of a terminal having a joint detector function for space division multiple access (SDMA) in both a multi-input single-output (MISO) channel and a multi-input multi-output (MIMO) channel. We investigate two methods; a general beamformer, which maximizes the desired signal's power at the receiver (a transmit MRC(1) diversity) and a null steering concept, which avoids the interference signal reaching the receiver. The computer simulation results show that the null steering concept yields better performance compared to the beam steering even considering the joint detection at the receiver.
  • K Fujishima, Y Tanabe, T Nishimura, Y Ogawa, T Ohgane
    IEICE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS E83B 12 2593 - 2599 2000年12月 [査読有り][通常論文]
     
    Frequency-selective fading duc to multipath propagation is serious hindrance in high-speed TDMA mobile communications. An adaptive antenna has been proposed to reduce the frequency-selective fading and realize path-diversity. This paper presents a criterion which selects multipath signals and weighting factors for combining them. First, we describe a selection criterion which chooses the multipath signals for the path-diversity, We propose a ratio of signal power to error power for the criterion. Furthermore, we propose weighting factors which realize approximately the maximal ratio combining. Computer simulation results show that the proposed selection criterion and weighting factors reveal excellent performance.
  • T Nishimura, Y Tanabe, T Ohgane, Y Ogawa, Y Doi, J Kitakado
    IEEE VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, FALL 2000, VOLS 1-6, PROCEEDINGS 719 - 724 2000年 [査読有り][通常論文]
     
    In SDMA, a spatial domain interference cancels applying a multistage processing concept to the MMSE multi-beam adaptive array has an attractive feature that weak power signals strongly interfered can be detected in the succeeded stages after removing other strong power signals which are already detected This idea can be enhanced to the reference timing estimation required in the MMSE algorithm. In this paper the spatial domain interference canceler introducing multistage timing estimation is proposed and its performance is evaluated by computer simulations. The results show that the timing estimation performance highly improved.
  • T Nishimura, T Ohgane, Y Ogawa, Y Doi, J Kitakado
    2000 IEEE 51ST VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, PROCEEDINGS, VOLS 1-3 655 - 659 2000年 [査読有り][通常論文]
     
    It is difficult for the adaptive array to reduce interference signals efficiently from the received signals when the interference signals and desired signal are closely located. This is a serious problem for a spatial division multiple access (SDMA) system using the multibeam adaptive array as a multiuser detector. In this paper, we propose a space domain multistage interference canceler (SD-MIC) for the SDMA. Its performance is evaluated in frame error rate (FER) by computer simulations, considering uplink environment in the Japanese personal handy-phone system (PHS). The results show the remarkable improvement in high spatial correlation situations.
  • Y Kishiyama, T Nishimura, T Ohgane, Y Ogawa, Y Doi
    2000 IEEE 51ST VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, PROCEEDINGS, VOLS 1-3 346 - 350 2000年 [査読有り][通常論文]
     
    In employing an adaptive array for TDD/SDMA at a base station, generally, the array pattern for downlink is calculated from that for uplink. Considering the angle spread in a Rayleigh fading channel, time difference between uplink and downlink causes null position change on the optimum array pattern. In this paper, we propose the weight estimation method for the downlink null steering. It is based on the indirect weight estimation using the channel response prediction. The computer simulations show that the proposed method improves the BER performance in the downlink, effectively.
  • Y Tanabe, K Fujishima, T Nishimura, Y Ogawa, T Ohgane
    2000 IEEE 51ST VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, PROCEEDINGS, VOLS 1-3 1 - 5 2000年 [査読有り][通常論文]
     
    In high-speed TDMA mobile communications, frequency-selective fading is a serious problem because a delay time difference between multipath signals is large in comparison with symbol duration. We have proposed a spatial-domain path-diversity system using a multibeam adaptive antenna to reduce frequency-selective fading and to realize path-diversity. The multibeam adaptive antenna resolves multipath signals in the spatial domain, and combines array outputs. In this paper, we propose the application of MUSIC algorithm to estimation of the time delays of multipath signals to make the incident signals coincide with a common reference signal. Because the MUSIC algorithm can estimate the time delays accurately, the BER performance of the proposed scheme is improved.
  • Nishimura Toshihiko, Ishii Nozomu, Itoh Kiyohiko
    IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION 47 7 1160 - 1166 IEEE 1999年07月 [査読有り][通常論文]
     
    The quasi-optical antenna mixer system transformsan RF signal into an intermediate frequency signal just after itspatially receives the RF signal and the local oscillator's (LO)signal. In this paper, we present a novel beam-scanning systemusing the quasi-optical antenna mixer array and describe its principleof operation and the experimental results in the microwaveband. The arrival direction of RF signals can be controlled byadjusting the LO incident angle and/or the LO frequency withoutimplementing RF circuits such as phase shifters. Therefore, thenovel beam-scanning system has no loss due to RF circuits andcan be easily designed because of its simple composition.
  • Toshihiko Nishimura, Nozomu Ishii, Kiyohiko Itoh
    IEEE Transactions on Antennas and Propagation 47 7 1160 - 1166 1999年 [査読有り][通常論文]
     
    The quasi-optical antenna mixer system transforms an RF signal into an intermediate frequency signal just after it spatially receives the RF signal and the local oscillator's (LO) signal. In this paper, we present a novel beam-scanning system using the quasi-optical antenna mixer array and describe its principle of operation and the experimental results in the microwave band. The arrival direction of RF signals can be controlled by adjusting the LO incident angle and/or the LO frequency without implementing RF circuits such as phase shifters. Therefore, the novel beam-scanning system has no loss due to RF circuits and can be easily designed because of its simple composition.
  • Toshihiko Nishimura, Katsumi Tsuchida, Nozomu Ishii, Kiyohiko Itoh, Yasutaka Ogawa
    1998 28th European Microwave Conference, EuMC 1998 1 415 - 420 1998年 [査読有り][通常論文]
     
    The quasi-optical antenna mixer system transforms radio frequency (RF) signal into intermediate frequency (IF) signal just after the system receives the RF and local oscillator's (LO) signal spatially [1]. We present a novel beam scanning system with the quasi-optical antenna-mixer array. In this paper, we describe the principle and the experimental results in the microwave band. The arrival direction of the RF signal can be controlled by the system without RF circuits such as phase shifters. Therefore, not only losses in RF circuits are reduced but also the system is easily designed because of its simple structure. This feature is an advantage in applying to the millimeter wave band. © 1998 IEEE.

その他活動・業績

  • 望月大瑚, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 萩原淳一郎, 佐藤孝憲 電子情報通信学会技術研究報告(Web) 121 (327(IT2021 28-82)) 2022年
  • 宇津野太一, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 萩原淳一郎, 佐藤孝憲 電子情報通信学会技術研究報告(Web) 121 (327(IT2021 28-82)) 2022年
  • 櫻谷信彦, 西村寿彦, 大鐘武雄, 旦代智哉, 内田大輔 電子情報通信学会技術研究報告(Web) 121 (327(IT2021 28-82)) 2022年
  • 西村健斗, 大鐘武雄, 西村寿彦, 萩原淳一郎, 佐藤孝憲, 小川恭孝 電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM) 2021 2021年
  • 大塚達樹, 西村寿彦, 大鐘武雄, 佐藤孝憲, 萩原淳一郎, 小川恭孝 電子情報通信学会技術研究報告(Web) 120 (320(IT2020 63-111)) 2021年
  • 辻本若葉, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 萩原淳一郎, 佐藤孝憲 電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM) 2021 2021年
  • 登坂紫織, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 萩原淳一郎, 佐藤孝憲 電子情報通信学会技術研究報告(Web) 120 (404(RCS2020 203-261)) 2021年
  • 宇津野太一, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 萩原淳一郎, 佐藤孝憲 電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM) 2021 2021年
  • 櫻谷信彦, 西村寿彦, 大鐘武雄, 旦代智哉, 内田大輔 電子情報通信学会技術研究報告(Web) 120 (404(RCS2020 203-261)) 2021年
  • 加瀬裕也, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 佐藤孝憲, 岸山祥久 電子情報通信学会技術研究報告(Web) 121 (101(RCC2021 22-40)) 2021年
  • 望月大瑚, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 萩原淳一郎, 佐藤孝憲 電子情報通信学会技術研究報告(Web) 121 (72(RCS2021 29-76)) 2021年
  • 阿隅大輝, 萩原淳一郎, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 佐藤孝憲 電子情報通信学会技術研究報告(Web) 121 (72(RCS2021 29-76)) 2021年
  • 三好茉莉, 辻本若葉, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 萩原淳一郎, 佐藤孝憲 電子情報通信学会技術研究報告(Web) 121 (72(RCS2021 29-76)) 2021年
  • 安藤ダニエル明, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 萩原淳一郎, 佐藤孝憲 電子情報通信学会技術研究報告(Web) 121 (72(RCS2021 29-76)) 2021年
  • 松村和士, 萩原淳一郎, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 佐藤孝憲 電子情報通信学会技術研究報告(Web) 120 (298(RCS2020 134-153)) 2020年
  • 宇津野太一, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 萩原淳一郎, 佐藤孝憲 電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM) 2020 2020年
  • 加瀬 裕也, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 118 (123) 51 -55 2018年07月11日 [査読無し][通常論文]
  • 木原 光太郎, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 117 (456) 25 -29 2018年02月28日 [査読無し][通常論文]
  • 奥村 香菜子, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 117 (456) 179 -184 2018年02月28日 [査読無し][通常論文]
  • 山本 順平, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 岸山 祥久, 武田 大樹 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 117 (394) 125 -130 2018年01月22日 [査読無し][通常論文]
  • 齋藤 剣聖, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 117 (352) 101 -106 2017年12月14日 [査読無し][通常論文]
  • 星川 豊希, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 117 (283) 161 -165 2017年11月08日 [査読無し][通常論文]
  • 井上 航一, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 117 (284) 117 -122 2017年11月08日 [査読無し][通常論文]
  • 渡部 泰成, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 117 (246) 19 -24 2017年10月19日 [査読無し][通常論文]
  • 奥村 香菜子, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 117 (132) 61 -66 2017年07月19日 [査読無し][通常論文]
  • 山本 順平, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 武田 大樹, 岸山 祥久 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 117 (103) 31 -36 2017年06月21日 [査読無し][通常論文]
  • 齋藤 剣聖, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 117 (103) 121 -126 2017年06月21日 [査読無し][通常論文]
  • 鈴木 裕也, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 117 (103) 127 -132 2017年06月21日 [査読無し][通常論文]
  • 井上 航一, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 117 (11) 155 -159 2017年04月24日 [査読無し][通常論文]
  • 山本 順平, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 武田 大樹, 岸山 祥久 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 116 (383) 147 -152 2016年12月21日 [査読無し][通常論文]
  • 西崎 隼, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 116 (318) 79 -84 2016年11月24日 [査読無し][通常論文]
  • Sanada Yukitoshi, Denno Satoshi, Murata Hidekazu, Nishimura Toshihiko, Tandai Tomoya, Okazaki Akihiro, Suyama Satoshi, Mashino Jun, Yamamoto Tetsuya, Taromaru Makoto 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 116 (147) 177 -182 2016年07月20日
  • 西村 寿彦, 西崎 隼, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 映像情報メディア学会技術報告 = ITE technical report 40 (23) 51 -54 2016年07月 [査読無し][通常論文]
  • 木原 光太郎, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 116 (110) 47 -52 2016年06月22日 [査読無し][通常論文]
  • 奥村 香菜子, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 116 (110) 81 -86 2016年06月22日 [査読無し][通常論文]
  • 阿部 大輔, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 115 (506) 69 -74 2016年03月10日 [査読無し][通常論文]
  • 上橋 俊介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 115 (472) 357 -362 2016年03月02日 [査読無し][通常論文]
  • 遠藤 大樹, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2016 (1) 194 -194 2016年03月01日 [査読無し][通常論文]
  • 結城 嵩仁, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2016 (1) 436 -436 2016年03月01日 [査読無し][通常論文]
  • 萩原 光義, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2016 (1) 495 -495 2016年03月01日 [査読無し][通常論文]
  • 丹野 柊平, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2016 (1) 496 -496 2016年03月01日 [査読無し][通常論文]
  • 上橋 俊介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2016 (1) 512 -512 2016年03月01日 [査読無し][通常論文]
  • 鈴木 宏典, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2016 (1) 546 -546 2016年03月01日 [査読無し][通常論文]
  • 阿部 大輔, 小川 恭孝, 西村 寿彦 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 115 (390) 77 -82 2016年01月14日
  • 大鐘 武雄, 西村 寿彦, 小川 恭孝 映像情報メディア学会誌 70 (1) 17 -22 2016年 [査読無し][通常論文]
  • 大鐘 武雄, 西村 寿彦, 小川 恭孝 映像情報メディア学会誌 = The journal of the Institute of Image Information and Television Engineers 70 (1) 17 -22 2016年01月 [査読無し][通常論文]
  • 上橋 俊介, 小川 恭孝, 西村 寿彦 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 115 (288) 299 -304 2015年11月04日
  • 阿部 大輔, 小川 恭孝, 西村 寿彦 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 115 (286) 99 -104 2015年11月04日 [査読無し][通常論文]
  • 萩原 光義, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 115 (288) 7 -12 2015年11月04日 [査読無し][通常論文]
  • 丹野 柊平, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 115 (288) 37 -42 2015年11月04日 [査読無し][通常論文]
  • 宇佐美 友也, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 115 (288) 43 -48 2015年11月04日 [査読無し][通常論文]
  • 西崎 隼, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 115 (288) 127 -132 2015年11月04日 [査読無し][通常論文]
  • 阿部 大輔, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2015 (1) 142 -142 2015年08月25日 [査読無し][通常論文]
  • 上橋 俊介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2015 (1) 272 -272 2015年08月25日 [査読無し][通常論文]
  • 結城 嵩仁, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2015 (1) 288 -288 2015年08月25日 [査読無し][通常論文]
  • 西崎 隼, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2015 (1) 343 -343 2015年08月25日 [査読無し][通常論文]
  • 丹野 柊平, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2015 (1) 344 -344 2015年08月25日 [査読無し][通常論文]
  • 萩原 光義, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2015 (1) 345 -345 2015年08月25日 [査読無し][通常論文]
  • 西村 寿彦, 西崎 隼, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2015 (1) "S -39"-"S-40" 2015年08月25日 [査読無し][通常論文]
  • 遠藤 大樹, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 115 (164) 107 -112 2015年07月30日 [査読無し][通常論文]
  • 結城 嵩仁, 小川 恭孝, 西村 寿彦 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 115 (113) 247 -252 2015年06月24日 [査読無し][通常論文]
  • 西崎 隼, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 115 (113) 241 -246 2015年06月24日 [査読無し][通常論文]
  • 丹野 柊平, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 115 (113) 257 -261 2015年06月24日 [査読無し][通常論文]
  • 萩原 光義, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 115 (113) 263 -267 2015年06月24日 [査読無し][通常論文]
  • 草野 薫, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2015 (1) 193 -193 2015年02月24日 [査読無し][通常論文]
  • 上橋 俊介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2015 (1) 374 -374 2015年02月24日 [査読無し][通常論文]
  • 鈴木 宏典, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2015 (1) 408 -408 2015年02月24日 [査読無し][通常論文]
  • 宇佐美 友也, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2015 (1) 466 -466 2015年02月24日 [査読無し][通常論文]
  • 杉田 大智, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2015 (1) 522 -522 2015年02月24日 [査読無し][通常論文]
  • 遠藤 大樹, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2015 (1) "S -1"-"S-2" 2015年02月24日 [査読無し][通常論文]
  • 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 西村 寿彦 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2015 (1) "SS -9"-"SS-10" 2015年02月24日 [査読無し][通常論文]
  • 上橋 俊介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 (394) 55 -60 2015年01月22日 [査読無し][通常論文]
     
    マルチユーザMIMOシステムでは,ユーザ間干渉やストリーム間干渉を抑圧するため,基地局側で各ユーザへの下り回線のチャネル情報を必要とする.しかし,無線通信では,信号が伝搬する環境は時間とともに変動するため,基地局側で得たチャネル情報は信号を送信する時刻においては,真のチャネルとは異なった値となり,干渉抑圧効果が低減する.そこで,過去に得られたチャネル情報から未来のチャネルの値を予測することで,この問題を解決する手法がいくつか提案されている.筆者らはこれまで,圧縮センシング技術を用いたチャネル予測手法を提案し,端末に多数の素波が到来する環境においても高精度な予測が可能であることを示した.本稿では,時変動マルチユーザMIMOシステムに提案手法を適用したときの効果について報告を行う.
  • 中西 裕基, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 大渡 裕介, 岸山 祥久 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 (394) 61 -66 2015年01月22日 [査読無し][通常論文]
     
    大規模MIMOのように多数の送信アンテナを基地局に用いたシステムでは,フィードバックによってチャネル情報を取得する際に必要となるパイロット信号数が膨大なものになってしまい,伝送効率の低下が問題となる.筆者らはこれまで,多数の素子を使用したシステムにおいて少数のパイロット信号リソースを用いて伝送を行う方法について検討を行い,分散アンテナシステムに適用することでピークスループットを改善可能であることを示してきた.しかし,これまでの検討はフィードバック遅延等の制御遅延の影響を無視したものであるため,これらの影響でユーザ間干渉が生じる場合には特性が大きく劣化してしまう恐れがある.本稿では,制御遅延によるチャネル変動の影響が存在する場合について,これまでに検討した分配送信と今回新たに提案する選択送信の2つを適用した際の特性を評価した.その結果,分配送信では特性改善効果を示す範囲が狭まり,選択送信ではチャネル変動の有無によらず同傾向の改善効果を得られることがわかった.
  • 宇佐美 友也, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 (394) 163 -168 2015年01月22日 [査読無し][通常論文]
     
    近年の急速なトラフィックの増大に伴い,送受信アンテナ本数を100素子程度に拡張させた大規模MIMOシステムの検討が始まっている.一般にアンテナ本数を増大させることで高速かつ大容量の伝送を行うことができるが,空間多重における信号分離技術の場合,その計算量は素子数の3乗オーダーで増大するため大規模MIMOシステムへの適用は非常に困難である.この問題を解決するために確率伝搬アルゴリズムを用いた信号分離手法が提案,検討されている.この手法により,素子数の2乗オーダーの計算量とQPSK変調環境において良好な誤り率特性が実現されることが報告されている.しかし多値QAM変調環境においても良好な特性が得られなければトラフィックの増大への対応が実現されたとは言い難い.そこで本稿では,16QAM変調における確率伝搬法の適用方法について検討し,誤り率特性を評価した.その結果,誤り耐性の高いビットから先に処理をすることで特性が改善することを明らかにした.
  • 上橋 俊介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 (394) 55 -60 2015年01月22日 [査読無し][通常論文]
     
    マルチユーザMIMOシステムでは,ユーザ間干渉やストリーム間干渉を抑圧するため,基地局側で各ユーザへの下り回線のチャネル情報を必要とする.しかし,無線通信では,信号が伝搬する環境は時間とともに変動するため,基地局側で得たチャネル情報は信号を送信する時刻においては,真のチャネルとは異なった値となり,干渉抑圧効果が低減する.そこで,過去に得られたチャネル情報から未来のチャネルの値を予測することで,この問題を解決する手法がいくつか提案されている.筆者らはこれまで,圧縮センシング技術を用いたチャネル予測手法を提案し,端末に多数の素波が到来する環境においても高精度な予測が可能であることを示した.本稿では,時変動マルチユーザMIMOシステムに提案手法を適用したときの効果について報告を行う.
  • 中西 裕基, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 大渡 裕介, 岸山 祥久 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 (394) 61 -66 2015年01月22日 [査読無し][通常論文]
     
    大規模MIMOのように多数の送信アンテナを基地局に用いたシステムでは,フィードバックによってチャネル情報を取得する際に必要となるパイロット信号数が膨大なものになってしまい,伝送効率の低下が問題となる.筆者らはこれまで,多数の素子を使用したシステムにおいて少数のパイロット信号リソースを用いて伝送を行う方法について検討を行い,分散アンテナシステムに適用することでピークスループットを改善可能であることを示してきた.しかし,これまでの検討はフィードバック遅延等の制御遅延の影響を無視したものであるため,これらの影響でユーザ間干渉が生じる場合には特性が大きく劣化してしまう恐れがある.本稿では,制御遅延によるチャネル変動の影響が存在する場合について,これまでに検討した分配送信と今回新たに提案する選択送信の2つを適用した際の特性を評価した.その結果,分配送信では特性改善効果を示す範囲が狭まり,選択送信ではチャネル変動の有無によらず同傾向の改善効果を得られることがわかった.
  • 宇佐美 友也, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 (394) 163 -168 2015年01月22日 [査読無し][通常論文]
     
    近年の急速なトラフィックの増大に伴い,送受信アンテナ本数を100素子程度に拡張させた大規模MIMOシステムの検討が始まっている.一般にアンテナ本数を増大させることで高速かつ大容量の伝送を行うことができるが,空間多重における信号分離技術の場合,その計算量は素子数の3乗オーダーで増大するため大規模MIMOシステムへの適用は非常に困難である.この問題を解決するために確率伝搬アルゴリズムを用いた信号分離手法が提案,検討されている.この手法により,素子数の2乗オーダーの計算量とQPSK変調環境において良好な誤り率特性が実現されることが報告されている.しかし多値QAM変調環境においても良好な特性が得られなければトラフィックの増大への対応が実現されたとは言い難い.そこで本稿では,16QAM変調における確率伝搬法の適用方法について検討し,誤り率特性を評価した.その結果,誤り耐性の高いビットから先に処理をすることで特性が改善することを明らかにした.
  • 鈴木 宏典, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 (372) 135 -140 2014年12月18日 [査読無し][通常論文]
     
    無線メッシュネットワークにおいては,近隣ノードとの相互干渉が無視できず,空間的な周波数利用効率の低下が懸念される.このため,目的ノードに対し狭ビームの生成を行うことのできる指向性アンテナの適用が検討されている.中でも,ビームだけでなくヌルを適応的に制御することのできるアダプティブアレーは干渉低減効果が高く,他ノードが通信中に新たなリンクを確立できる可能性がより高くなる.また,迂回経路を設定し,第二経路として選択できるようにすると,リソース競合の回避を行うことができ,並列リンクを確立する可能性が高くなることも期待できる.本稿では,アダプティブアレーを用いたメッシュネットワークにおいて,迂回経路を設定することによる特性改善効果について考察する.
  • 杉田 大智, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 (295) 37 -42 2014年11月12日 [査読無し][通常論文]
     
    シングルキャリア伝送方式における符号間干渉対策として,その計算量の少なさから周波数領域等化がよく知られている.さらに高精度な等化処理として,繰り返し処理を利用した周波数領域ターボ等化もよく知られている.本稿では,同じく繰り返し処理を利用するため高精度な検出が期待できる,確率伝搬アルゴリズムを適用した適応等化について着目した.実際にMIMO(Multiple-Input Multiple-Output)マルチパス環境において,すぐれた特性を持つことが報告されている.しかし,SISO(Single-Input Single-Output)マルチパス環境においては,そのままでは機能しない.そこで,SISOマルチパス環境における等化に,このアルゴリズムを適用した場合の問題点とその解決法を示し,その特性について検討を行う.
  • 上橋 俊介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 (245) 1 -6 2014年10月15日 [査読無し][通常論文]
     
    無線通信においてはパイロットシンボルを用いたチャネル推定が必須である.時変動環境においては,パイロットシンボルを頻繁に送信しなければならず,伝送効率が低下する.また,そうして得られたチャネル情報も,実際に通信を行う際には真のチャネルとは異なるため,マルチユーザMIMOシステムにおいては干渉が発生し,通信の品質が劣化してしまうといった問題が発生する.これらの問題を解決するため,過去のチャネル情報を用いて,未来の時刻におけるチャネルの値を予測する手法がいくつか提案されている.本稿では,マルチパス環境において端末で受信される各素波の未来の時刻における値を合成してチャネルを予測するSOS(sum-of-sinusoids)法と,素波の到来方向とその複素振幅を推定する手段として用いられる圧縮センシングを組み合わせることによりチャネルを予測する手法を提案し,これにより高精度な予測が可能となることを明らかにする.
  • 遠藤 大樹, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 (245) 7 -12 2014年10月15日 [査読無し][通常論文]
     
    近年,高精度な電波の到来方向推定技術として,圧縮センシングを利用した到来方向推定手法が注目されている.筆者らは,受信アレーアンテナにおいて,バンドごとの複素振幅が異なる位相と振幅を持つような周波数特性を有するマルチバンド信号について推定を行ってきた.マルチバンド信号を利用して推定を行うことによって,シングルバンド信号の場合よりも推定成功率が向上するとともに,アレーのアンテナ素子数を超えた到来波の推定を行うことができる.この際,圧縮センシングの線形計画問題を解くための方法としてhalf-quadratic regularization法という手法を用いている.本稿ではこの手法における3つのパラメータを変化させることで,到来方向推定の成功率にどのような影響があるかについて考察する.
  • 遠藤 大樹, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2014 (1) 172 -172 2014年09月09日 [査読無し][通常論文]
  • 上橋 俊介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2014 (1) 321 -321 2014年09月09日 [査読無し][通常論文]
  • 福田 隼斗, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2014 (1) 322 -322 2014年09月09日 [査読無し][通常論文]
  • 西村 寿彦, 遠藤 大樹, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 (194) 65 -70 2014年08月28日 [査読無し][通常論文]
     
    電波の到来方向推定を行う際に圧縮センシング法を用いる方法が提案している.この方法によれば,MUSIC法等の従来より用いられている手法に対して比較的容易に角度分解能を高めることが可能である.特に,到来波が広帯域にわたるマルチバンド信号である場合は,その性能を向上させることができる.さらに,到来波の複素振幅が周波数特性を持つ場合でも,カトリ・ラオ積を用いて電力推定を行うように変換し,バンド毎の電力を規格化することで,さらなる精度向上が期待できる.電波の到来方向推定に圧縮センシング法をどのように適用するかを説明し,上記の手法を導入する.いくつかの計算機シミュレーション結果を示して,提案手法の効果を確認する.
  • 西村 寿彦, 遠藤 大樹, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 (193) 79 -84 2014年08月28日 [査読無し][通常論文]
     
    電波の到来方向推定を行う際に圧縮センシング法を用いる方法が提案している.この方法によれば,MUSIC法等の従来より用いられている手法に対して比較的容易に角度分解能を高めることが可能である.特に,到来波が広帯域にわたるマルチバンド信号である場合は,その性能を向上させることができる.さらに,到来波の複素振幅が周波数特性を持つ場合でも,カトリ・ラオ積を用いて電力推定を行うように変換し,バンド毎の電力を規格化することで,さらなる精度向上が期待できる.電波の到来方向推定に圧縮センシング法をどのように適用するかを説明し,上記の手法を導入する.いくつかの計算機シミュレーション結果を示して,提案手法の効果を確認する.
  • 福田 隼斗, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 (180) 1 -6 2014年08月19日 [査読無し][通常論文]
     
    基地局に非常に多くのアンテナを用いる大規模MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)システムは,高速大容量な通信を実現する手法として将来の移動体通信システムでの実用化が検討されている.しかし現実的には,基地局やアクセスポイントにおけるアンテナ設置スペースには制限があり,設置スペースの大規模化が問題となる.そこで,基地局アンテナを水平及び垂直方向の2次元に配置してMIMO通信を行う,FD-MIMO(Full-Dimension MIMO)システムが提案されている.アンテナを2次元に配置することで省スペース化が図れるとともに,水平方向だけでなく垂直方向の指向性制御が可能となる.本稿では,レイトレーシング法を用いて送受信間のチャネル行列を生成し,1次元に配置した場合と比較して,FD-MIMOシステムの屋内LoS(Line-of-Sight)環境における特性を評価する.基地局近傍にユーザが存在する場合,比較的小規模な長方形配置で1次元配置よりも良好な特性が得られることがわかった.
  • 中西 裕基, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 大渡 裕介, 岸山 祥久 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 114 (180) 7 -12 2014年08月19日 [査読無し][通常論文]
     
    アンテナを無線セル内に分散して配置する分散アンテナシステムは,集中アンテナシステムに比べてセル端でのスループットを改善することができる一方で,高いスループットを得られる領域は小さくなる.そこで,各Remote Antenna Unit内の送信アンテナ数を増加させることでシステムスループットを改善できると考えられる.しかし,チャネル推定時に必要なパイロット信号数も同時に増加するため,伝送効率の低下が問題となる.本稿では,パイロット信号を増加させることなく多数の送信アンテナを配置して伝送を行う方法として,複数のアンテナに同じ信号を分配して送信することを試みる.分配送信を適用することでスループットを改善可能なことを明らかにし,信号の分配方法を調整した場合についても検討を行う.
  • 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会誌 = The journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers 97 (4) 285 -289 2014年04月 [査読無し][通常論文]
     
    マルチユーザMIMOシステムの下り回線においては,通常,ユーザ間の干渉,及び,同一ユーザの複数ストリーム間の干渉がなくなるように基地局は送信ウェイトを決定し,それを信号に乗算して伝送が行われる.一方,ユーザ端末や周囲の散乱体の移動により,一般に,チャネルは時間変動する.このような環境では,送信ウェイトを決定したときのチャネルと実際に送信を行うときのチャネルに変動があるため干渉が発生し,特性が劣化する.この問題はチャネルを予測することにより軽減が可能である.本稿では,時変動チャネルがマルチユーザMIMOシステムに与える影響とチャネル予測の効果を明らかにする.
  • 大鐘 武雄, 宇佐美 友也, 福田 航, 小川 恭孝, 西村 寿彦 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2014 "S -54"-"S-55" 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 山口 歌奈子, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2014 (1) 216 -216 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 白井 智士, 山田 寛喜, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄, 山口 芳雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2014 (1) 228 -228 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 寺田 翼, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄, 山田 寛喜 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2014 (1) 231 -231 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 田中 友基, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2014 (1) 416 -416 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 福田 航, 安孫子 卓史, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 大渡 裕介, 川村 輝雄, 岸山 祥久 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2014 (1) 428 -428 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 安孫子 卓史, 福田 航, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 大渡 裕介, 川村 輝雄, 岸山 祥久 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2014 (1) 430 -430 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 原田 佳太, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2014 (1) 473 -473 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 中西 裕基, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2014 (1) 475 -475 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 杉田 大智, 福田 航, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2014 (1) 495 -495 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 出雲 恭輔, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2014 (1) 553 -553 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 大鐘 武雄, 宇佐美 友也, 福田 航, 小川 恭孝, 西村 寿彦 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2014 (1) "S -54"-"S-55" 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 大鐘武雄, 宇佐美友也, 福田航, 小川恭孝, 西村寿彦 電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM) 2014 ROMBUNNO.ABS-1-1 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 田中友基, 小川恭孝, 西村寿彦, 大鐘武雄 電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM) 2014 ROMBUNNO.B-5-21 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 山口歌奈子, 小川恭孝, 西村寿彦, 大鐘武雄 電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM) 2014 ROMBUNNO.B-1-216 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 中西裕基, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝 電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM) 2014 ROMBUNNO.B-5-80 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 福田航, 安孫子卓史, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 大渡裕介, 川村輝雄, 岸山祥久 電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM) 2014 ROMBUNNO.B-5-33 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 白井智士, 山田寛喜, 西村寿彦, 小川恭孝, 大鐘武雄, 山口芳雄 電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM) 2014 ROMBUNNO.B-1-228 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 寺田翼, 西村寿彦, 小川恭孝, 大鐘武雄, 山田寛喜 電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM) 2014 ROMBUNNO.B-1-231 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 安孫子卓史, 福田航, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 大渡裕介, 川村輝雄, 岸山祥久 電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM) 2014 ROMBUNNO.B-5-35 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 出雲恭輔, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝 電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM) 2014 ROMBUNNO.B-5-158 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 杉田大智, 福田航, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝 電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM) 2014 ROMBUNNO.B-5-100 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 原田佳太, 小川恭孝, 西村寿彦, 大鐘武雄 電子情報通信学会大会講演論文集(CD-ROM) 2014 ROMBUNNO.B-5-78 2014年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 蔡 晟尉, 土居 義晴, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 113 (456) 169 -174 2014年03月03日 [査読無し][通常論文]
     
    日本では,「環境」,「快適・利便」に加え,「安全」を目的とする700MHz帯高度道路交通システムの実用化が進められている.無線通信を用いて車両から直接見えない範囲の他車両の存在情報等を運転者に提供し,交通事故の削減を図るものである.今後,運転者を介さず車両同士が直接制御情報をやりとりする高度安全運転支援システムの実現が期待されている.そのため,車車間通信の信頼性をさらに高める必要がある.本稿では,新しい高信頼車車間通信方式を提案し,シミュレーションによる性能評価の初期検討結果を発表する.
  • 蔡晟尉, 土居義晴, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 113 (456(RCS2013 306-396)) 169 -174 2014年02月24日 [査読無し][通常論文]
  • 白井 智士, 山田 寛喜, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 山口 芳雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 113 (344) 35 -40 2013年12月12日 [査読無し][通常論文]
     
    近年,広帯域信号を用いた通信の利用や研究が盛んに行われている.それに伴い,広帯域信号を用いたDOA推定についても注目が集まっている.これまでに多くの広帯域DOA推定手法が提案されてきたが,いずれも一長一短であり,決定的な手法は存在していない.そこで筆者らはKhatri-Rao積の変換処理を用いる新たな広帯域推定手法を提案している.本手法は簡易な変換処理を用いることで広帯域到来方向推定が可能になる.さらに,使用するバンド数に応じてアレー自由度が大きく向上する利点を持つ.今回はシミュレーションにより提案手法の特性を評価し,実験により実環境での動作を確認する.
  • 白井智士, 山田寛喜, 西村寿彦, 小川恭孝, 山口芳雄 電子情報通信学会技術研究報告 113 (344(AP2013 124-133)) 35 -40 2013年12月05日 [査読無し][通常論文]
  • 福田 航, 安孫子 卓史, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 大渡 裕介, 川村 輝雄, 岸山 祥久 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 113 (301) 55 -60 2013年11月20日 [査読無し][通常論文]
     
    送受信機の双方に複数のアンテナを設置し,信号を空間的に多重するMIMOシステムにおいて,さらに伝送速度を向上させる最も簡易な手法は,送受信アンテナ数を増加させることである.しかし,一般に信号分離技術の計算量は素子数の3乗に比例して増大するため,100素子程度の大規模MIMOへの適用は非常に困難である.一方,確率伝搬アルゴリズムと並列干渉キャンセラを用いた信号分離法は,大規模MIMOに有効であると報告されている.この手法は,送受信アンテナ間の伝搬路が独立で無相関である場合に,素子数の2乗に比例した計算量と非常に良い誤り率特性を有する.しかしながら,伝搬路の独立性が崩れ,相関を有する場合には信号分離精度が著しく劣化することが推測される.本稿では,有相関伝搬路における信号分離特性を明らかにし,相関の影響を抑圧する方式を検討する.
  • 山口 歌奈子, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 113 (300) 43 -48 2013年11月20日 [査読無し][通常論文]
     
    マルチユーザMIMOシステムでは,ユーザ間干渉やストリーム間干渉の抑圧のため,ブロック対角化法や固有ビーム空間分割多重方式を用いる.これらを用いる場合には,送信側で得られたチャネル情報からウェイトの生成が必要となる.しかし,時変動環境では送信パラメータ決定の時刻と実際に信号を送信する時刻との間でチャネルが変化してしまい,干渉を完全に抑圧することができず,著しい特性劣化を招く.一方,チャネル予測を用いることによりこれらの影響を軽減し,特性改善が可能であることが提案されている,そこで,本稿では時変動マルチユーザMIMOシステムにおいて,自己回帰モデル(AR)モデルに基づくチャネル予測手法と,直線外挿などのラグランジュ外挿手法の特性改善効果について評価を行う.
  • 寺田 翼, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄, 山田 寛喜 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 113 (300) 93 -98 2013年11月20日 [査読無し][通常論文]
     
    電波の到来方向を推定する手段として,圧縮センシングを用いた推定法が注目を集めている.筆者らは,受信側にアレーアンテナを設置し,マルチバンドを持つ到来波の方向を圧縮センシングを用いて推定する手法について検討し,推定成功率の向上・アレーの自由度を超えた推定を実現してきた.これまでの検討では,簡単のため到来信号は各バンドで同じ複素振幅を持つと仮定し,到来角度毎の複素振幅を復元することで到来方向の推定を行っていた.本検討では,初めに各バンドにおける到来信号の位相のみが異なる場合の推定方法について,到来角度毎の複素振幅ではなく電力を用いて,到来方向の推定を行う手法を提案する.次に,その手法を用い,各バンドで異なる振幅で到来する場合についても周波数毎のアンテナ受信電力情報を用いることで正確な推定を維持する方法について検討する.
  • 寺田翼, 西村寿彦, 小川恭孝, 大鐘武雄, 山田寛喜 電子情報通信学会技術研究報告 113 (300(AP2013 100-123)) 93 -98 2013年11月13日 [査読無し][通常論文]
  • 山口歌奈子, 小川恭孝, 西村寿彦, 大鐘武雄 電子情報通信学会技術研究報告 113 (300(AP2013 100-123)) 43 -48 2013年11月13日 [査読無し][通常論文]
  • 福田航, 安孫子卓史, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 大渡裕介, 川村輝雄, 岸山祥久 電子情報通信学会技術研究報告 113 (301(RCS2013 174-205)) 55 -60 2013年11月13日 [査読無し][通常論文]
  • 草野 薫, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2013 (1) 209 -209 2013年09月03日 [査読無し][通常論文]
  • 中西 裕基, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2013 (1) 396 -396 2013年09月03日 [査読無し][通常論文]
  • 草野 薫, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 113 (151) 43 -48 2013年07月23日 [査読無し][通常論文]
     
    レーダは,アンテナから電波を放射し,散乱体で散乱した電波を観測することにより,そこまでの距離や方向を検出する装置である.精度の高い検出を行うには広い周波数帯域やアンテナ本数の増加が必要となる.しかし,周波数帯域やアンテナ本数の制限から,測定に必要な信号のサンプル数は制限されてしまうため,少ないサンプル数においても精度の高い検出方法が必要となる.本稿では,圧縮センシング法に基づくイメージング技術を用いて,限られたサンプル数における散乱体の検出手法を定式化する.次に送信アンテナを1本のみとした場合とアレーアンテナ全体を用いた場合の特性を比較する.
  • 草野薫, 小川恭孝, 西村寿彦, 大鐘武雄 電子情報通信学会技術研究報告 113 (151(AP2013 46-61)) 43 -48 2013年07月16日 [査読無し][通常論文]
  • 原田 佳太, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 113 (93) 49 -54 2013年06月20日 [査読無し][通常論文]
     
    システムスループット改善のため,基地局から複数のユーザへ同時に信号を送信するマルチユーザMIMO (MU-MIMO: multi-user multiple-input multiple-output)が注目されている.MU-MIMOでは,ユーザ間干渉抑圧のためにブロック対角化法,チャネル容量最大化のために固有ビーム空間分割多重(E-SDM: eigenbeam-space division multiplexing)方式が用いられる.本稿では,シングルキャリア伝送を用いた広帯域伝送系におけるマルチユーザE-SDM方式の定式化を行なっている.その送受信ウェイトの演算はすべて周波数領域においてなされている.受信ウェイトは空間領域の処理と周波数領域等化を同時に実現するZF法により決定する.次に計算機シミュレーションを用いて,そのビット誤り率の特性評価結果を明らかにしている.
  • 中西 裕基, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 113 (93) 55 -60 2013年06月20日 [査読無し][通常論文]
     
    基地局アンテナを無線セル内に分散して配置させる分散アンテナシステムは,アンテナを基地局中央に集中させる集中アンテナシステムに比べてセル端でのスループットを大きく改善することができる.マルチユーザMIMO (Multiple-Input Multiple-Output)システムを考えた場合,各分散基地局のアンテナ数を増加させればよいと考えられる.しかし,総送信アンテナ数の増加に伴い,チャネル推定に必要なパイロット信号数が増加してしまうという問題がある.本稿では,パイロット信号数を削減する手法としてパイロット信号共用を提案する.信号共用が伝送容量に与える影響を明らかにし,共用方法によってはマルチユーザMIMOシステムにおける相互干渉が抑圧されることを明らかにしている.
  • 山口 歌奈子, 西本 浩, 岡崎 彰浩, 佐野 裕康, 石津 文雄, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 113 (93) 193 -198 2013年06月20日 [査読無し][通常論文]
     
    限られた周波数資源を有効利用する技術として,低ピーク電力と高い周波数利用効率を同時実現するシングルキャリアブロック伝送(SCBT: single-carrier block transmission)が注目されている.SCBTに多値変調,及び,MIMO空間多重を組み合わせることで更なる大容量化を実現できるが,その復調には高精度な伝送路推定が必要となる.これまで,(a) SCBTの電力効率を損なうことなくパイロット信号を周波数多重する分散パイロット多重法,及び,(b) MMSE伝送路推定を低演算量で実現できるテーブル選択型2次元伝送路推定法,が提案されており,計算機シミュレーションによりその有効性が確認されている.本稿では,多値MIMO-SCBTを実証するため,FPGAを用いたテストベッドを構築し,1024QAM変調を適用した2×4MIMO-SCBT実験結果を報告する.
  • 山口歌奈子, 西本浩, 岡崎彰浩, 佐野裕康, 石津文雄, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 113 (93(RCS2013 37-77)) 193 -198 2013年06月13日 [査読無し][通常論文]
  • 中西裕基, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 113 (93(RCS2013 37-77)) 55 -60 2013年06月13日 [査読無し][通常論文]
  • 原田佳太, 小川恭孝, 西村寿彦, 大鐘武雄 電子情報通信学会技術研究報告 113 (93(RCS2013 37-77)) 49 -54 2013年06月13日 [査読無し][通常論文]
  • 寺田 翼, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2013 (1) 198 -198 2013年03月05日 [査読無し][通常論文]
  • 山口 歌奈子, ブイフー フーフー, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2013 (1) 217 -217 2013年03月05日 [査読無し][通常論文]
  • 森谷 健太郎, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2013 (1) 420 -420 2013年03月05日 [査読無し][通常論文]
  • 福田 航, 安孫子 卓史, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 大渡 裕介, 岸山 祥久, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2013 (1) 421 -421 2013年03月05日 [査読無し][通常論文]
  • 安孫子 卓史, 福田 航, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 大渡 裕介, 岸山 祥久, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2013 (1) 422 -422 2013年03月05日 [査読無し][通常論文]
  • 小林 拓也, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2013 (1) 440 -440 2013年03月05日 [査読無し][通常論文]
  • 清見 直史, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2013 (1) 580 -580 2013年03月05日 [査読無し][通常論文]
  • 寺田翼, 西村寿彦, 小川恭孝, 大鐘武雄 電子情報通信学会大会講演論文集 2013 198 2013年03月05日 [査読無し][通常論文]
  • 山口歌奈子, BUI Huu Phu, 小川恭孝, 西村寿彦, 大鐘武雄 電子情報通信学会大会講演論文集 2013 217 2013年03月05日 [査読無し][通常論文]
  • 小林拓也, 小川恭孝, 西村寿彦, 大鐘武雄 電子情報通信学会大会講演論文集 2013 440 2013年03月05日 [査読無し][通常論文]
  • 原田佳太, 小川恭孝, 西村寿彦, 大鐘武雄 電子情報通信学会大会講演論文集 2013 414 2013年03月05日 [査読無し][通常論文]
  • 清見直史, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝 電子情報通信学会大会講演論文集 2013 580 2013年03月05日 [査読無し][通常論文]
  • 安孫子卓史, 福田航, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 大渡裕介, 岸山祥久 電子情報通信学会大会講演論文集 2013 422 2013年03月05日 [査読無し][通常論文]
  • 森谷健太郎, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝 電子情報通信学会大会講演論文集 2013 420 2013年03月05日 [査読無し][通常論文]
  • 福田航, 安孫子卓史, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 大渡裕介, 岸山祥久 電子情報通信学会大会講演論文集 2013 421 2013年03月05日 [査読無し][通常論文]
  • 福田 航, 安孫子 卓史, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 大渡 裕介, 岸山 祥久 電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報 112 (424) 225 -230 2013年01月31日 [査読無し][通常論文]
     
    送受信機の双方に複数のアンテナを設置し,信号を空間的に多重するMIMO(Multlple-lnput Multlple-Output)システムにおいて,さらに伝送速度を向上させる最も簡易な手法は,送受信アンテナ数を増加させることである.しかし,一般に用いられる信号分離技術の計算量は,最低でも素子数の3乗に比例して増大するため,100素子程度の大規模MIMOへの適用は非常に困難である.一方,並列干渉キャンセラと確率伝搬アルゴリズムを用いた信号分離法は,素子数の2乗に比例した計算量と非常に良い誤り率特性を有し,大規模MIMOに有効である.本稿では,確率伝搬アルゴリズムで用いられるタナーグラフに着目した計算量削減法を3つ適用し,その特性を評価する.
  • 安孫子 卓史, 福田 航, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 大渡 裕介, 岸山 祥久 電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報 112 (424) 231 -236 2013年01月31日 [査読無し][通常論文]
     
    近年の無線通信システムで用いられている伝送速度向上のための手法として,MIMO(multlpie-inputmultiple-output)システムがある.このMIMOシステムの素子数を100素子規模に拡大する検討が現在行われている.しかし,一般の信号検出手法では,最小でも素子数の3乗オーダーの処理が必要になるため,処理負荷を減少させる必要がある.筆者らはこれまで,並列干渉キャンセラを用いた確率伝搬アルゴリズムに基づく検出手法に着目し,素子数の2乗オーダーで処理が可能であることを示してきた本稿では,前述の検出手法において,信号合成時に最大比合成(MRC)を用いる手法について,BER特性及び繰り返し処理のEXIT(EXtrinsic Infbrmation Transfer)特性を評価する.
  • 福田 航, 安孫子 卓史, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 大渡 裕介, 岸山 祥久 電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報 112 (424) 225 -230 2013年01月31日 [査読無し][通常論文]
     
    送受信機の双方に複数のアンテナを設置し,信号を空間的に多重するMIMO(Multlple-lnput Multlple-Output)システムにおいて,さらに伝送速度を向上させる最も簡易な手法は,送受信アンテナ数を増加させることである.しかし,一般に用いられる信号分離技術の計算量は,最低でも素子数の3乗に比例して増大するため,100素子程度の大規模MIMOへの適用は非常に困難である.一方,並列干渉キャンセラと確率伝搬アルゴリズムを用いた信号分離法は,素子数の2乗に比例した計算量と非常に良い誤り率特性を有し,大規模MIMOに有効である.本稿では,確率伝搬アルゴリズムで用いられるタナーグラフに着目した計算量削減法を3つ適用し,その特性を評価する.
  • 安孫子 卓史, 福田 航, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 大渡 裕介, 岸山 祥久 電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報 112 (424) 231 -236 2013年01月31日 [査読無し][通常論文]
     
    近年の無線通信システムで用いられている伝送速度向上のための手法として,MIMO(multlpie-inputmultiple-output)システムがある.このMIMOシステムの素子数を100素子規模に拡大する検討が現在行われている.しかし,一般の信号検出手法では,最小でも素子数の3乗オーダーの処理が必要になるため,処理負荷を減少させる必要がある.筆者らはこれまで,並列干渉キャンセラを用いた確率伝搬アルゴリズムに基づく検出手法に着目し,素子数の2乗オーダーで処理が可能であることを示してきた本稿では,前述の検出手法において,信号合成時に最大比合成(MRC)を用いる手法について,BER特性及び繰り返し処理のEXIT(EXtrinsic Infbrmation Transfer)特性を評価する.
  • 福田航, 安孫子卓史, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 大渡裕介, 岸山祥久 電子情報通信学会技術研究報告 112 (424(RCS2012 238-283)) 225 -230 2013年01月24日 [査読無し][通常論文]
  • 安孫子卓史, 福田航, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝, 大渡裕介, 岸山祥久 電子情報通信学会技術研究報告 112 (424(RCS2012 238-283)) 231 -236 2013年01月24日 [査読無し][通常論文]
  • 原田 佳太, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2013 (1) 240 -244 2013年 [査読無し][通常論文]
     
    Multi-user multiple-input multiple-output (MU-MIMO) systems in which signals are simultaneously transmitted from a base station to multiple users are well known as a method to improve the throughput performance. In MU-MIMO systems, the block diagonalization scheme is used to eliminate inter-user interference and the eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM) technique is used for channel capacity maximization. In this paper, a multi-user single-carrier E-SDM scheme in wideband transmissions is formulated. The transmit and receive weights are obtained in the frequency domain. The receive weights are based on the zero-forcing method, which simultaneously operates on the spatial domain processing and frequency domain equalization. Then, the bit error rate performance is evaluated using computer simulations.
  • Wataru Fukuda, Takashi Abiko, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Yusuke Ohwatari, Yoshihisa Kishiyama 2013 IEEE 77TH VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE (VTC SPRING) 1 -5 2013年 [査読有り][通常論文]
     
    A very large MIMO system has a potential to achieve extremely-high system throughput. In general, however, algorithms detecting spatially-multiplexed signals require the complexity proportional to the cubed number of antenna elements in the least case. Thus, the implementation of an antenna array with an order of 100 elements becomes very difficult. In this paper, we focus on the algorithm which is based on belief propagation and implementable with the second-order calculations. The simulation results show that the algorithm provides very good BER performance in MIMO spatial multiplexing when the number of antenna elements is 100 and reasonably low complexity in comparison to the MMSE spatial filtering.
  • Takashi Abiko, Wataru Fukuda, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa, Yusuke Ohwatari, Yoshihisa Kishiyama IEEE Vehicular Technology Conference 1 -5 2013年 [査読有り][通常論文]
     
    Multiple-input multiple-output (MIMO) systems are well known as a method to improve the throughput performance. Recently, a concept of massive (or very large) MIMO using an antenna array with an order of 100 elements has been proposed. In a demand for low-complexity detection method, belief-propagation based algorithm, which is implementable in the order of the second power of the number of elements, has been developed. In the paper, the extrinsic information transfer (EXIT) analysis is applied to clarify the validity of iterative processing capability and evaluate the convergence performance. The results show that the EXIT chart expresses the BER convergence behavior well when the number of antenna elements is 100. © 2013 IEEE.
  • 小林 拓也, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報 112 (351) 197 -202 2012年12月13日 [査読無し][通常論文]
     
    将来の移動通信において,高速な通信を行うために高周波数帯を使用することが想定される.しかし,高周波数帯は伝搬損失が大きいという問題点がある.上り回線では端末の電源がバッテリーであるため,送信電力が制限され,大きな障害となる可能性がある.その問題を解決するため,周囲の端末と協調して伝送を行うことにより,通信品質の改善を図る仮想MIMOシステムが提案されている.これまで,静的な環境におけるOFDMを用いた仮想MIMOシステムの検討を行ってきたが,本報告では動的環境における仮想MIMOシステムの検討結果を報告する.
  • 清見 直史, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報 112 (351) 203 -208 2012年12月13日 [査読無し][通常論文]
     
    伝送品質の向上方法としてリレーを介したデータ伝送が研究されている.通常のリレー伝送であるHalf-Duplex(HD)リレーでは始点からの直接信号とリレーを介した信号が干渉しないよう2タイムスロットを消費し伝送を行う.一方,リレーで同時送受信を行うFull-Duplex(FD)リレーは,各タイムスロットで始点とリレーからシンボルを同時に送信するため,HDリレーと比べて少ない時間で伝送を行うことができる.ただし,終点では各シンボルが重なって受信されるため符号間干渉抑圧が必要となる.本稿では周波数領域等化(FDE)を用いてFDリレーを実現し,全てのリンクのチャネルが全ノードで既知,リレーで回り込みがないという条件で,終点が複数のアンテナ素子を有する場合について特性を評価した.
  • 森谷 健太郎, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報 112 (351) 257 -262 2012年12月13日 [査読無し][通常論文]
     
    MIMO信号検出において格子基底縮小 (Lattice Reduction) を用いる手法が知られている.格子基底縮小を行う代表的なアルゴリズムであるLLL (Lenstra, Lenstra, Lovasz) アルゴリズムは,交換ステップがあるため演算量の最大値が一定にならない.また,符号化に用いるLLR (Log-Likelihood Ratio) を,格子基底縮小を応用して生成したレプリカ信号から求める場合,レプリカ信号から得ることのできないビットの軟判定値を推定する必要がある.本報告では,格子基底縮小の演算量制限法及びLLR生成法について述べ,種々のパラメータにおいて演算量と特性の評価を行う.
  • 森谷健太郎, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 112 (351(RCS2012 184-237)) 257 -262 2012年12月06日 [査読無し][通常論文]
  • 清見直史, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝 電子情報通信学会技術研究報告 112 (351(RCS2012 184-237)) 203 -208 2012年12月06日 [査読無し][通常論文]
  • 小林拓也, 小川恭孝, 西村寿彦, 大鐘武雄 電子情報通信学会技術研究報告 112 (351(RCS2012 184-237)) 197 -202 2012年12月06日 [査読無し][通常論文]
  • 出雲恭輔, 西村寿彦, 大鐘武雄, 小川恭孝 電気・情報関係学会北海道支部連合大会講演論文集(CD−ROM) 2012 ROMBUNNO.118 2012年10月20日 [査読無し][通常論文]
  • 田中友基, 小川恭孝, 西村寿彦, 大鐘武雄 電気・情報関係学会北海道支部連合大会講演論文集(CD−ROM) 2012 ROMBUNNO.119 2012年10月20日 [査読無し][通常論文]
  • 原田佳太, 小川恭孝, 西村寿彦, 大鐘武雄 電気・情報関係学会北海道支部連合大会講演論文集(CD−ROM) 2012 ROMBUNNO.117 2012年10月20日 [査読無し][通常論文]
  • 福田 航, 安孫子 卓史, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 大渡 裕介, 岸山 祥久 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 112 (239) 7 -12 2012年10月10日 [査読無し][通常論文]
     
    送受信機の双方に複数のアンテナを設置し,信号を空間的に多重するMIMO(Multiple-Input Multiple-Output)システムにおいて,さらに伝送速度を向上させる最も簡易な手法は,送受信アンテナ数を増加させることである.しかし,一般に用いられる信号分離技術の処理量を考えると,最低でも素子数の3乗に比例するため,100素子程度の大規模MIMOへの適用は非常に困難である.本稿では,並列干渉キャンセラと確率伝搬アルゴリズムを用いた信号検出手法に着目し,その特性を評価する.本手法は素子数の2乗に比例した処理量であり,また,素子数が100素子程度あれば,無符号化時でも非常によい誤り率特性を示すことがわかった.
  • 安孫子 卓史, 福田 航, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 大渡 裕介, 岸山 祥久 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 112 (239) 13 -18 2012年10月10日 [査読無し][通常論文]
     
    無線通信システムにおける伝送速度の向上のための手法として,MIMO(multiple-input multiple-output)システムがある.近年,MIMOの素子数を100素子規模に拡大する検討が行われている.しかし,一般の信号検出手法では,最小でも素子数の3乗オーダーの処理が必要になるため,演算量を削減した手法が検討されている.筆者らは,並列干渉キャンセラを用いた確率伝搬アルゴリズムに基づく検出手法に着目し,素子数の2乗オーダーで処理が可能であることを示した.本稿では,繰り返し処理における収束特性をEXIT(EXtrinsic Information Transfer)解析を用いて評価する.
  • 寺田 翼, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2012 (1) 203 -203 2012年08月28日 [査読無し][通常論文]
  • 寺田翼, 西村寿彦, 小川恭孝, 大鐘武雄 電子情報通信学会大会講演論文集 2012 203 2012年08月28日 [査読無し][通常論文]
  • CHOI Heedong, 小川 恭孝, 西村 寿彦 電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報 112 (149) 17 -22 2012年07月25日 [査読無し][通常論文]
  • 崔 喜童, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 112 (149) 17 -22 2012年07月18日 [査読無し][通常論文]
     
    MUSICアルゴリズムを用いたTime-Reversal法(TR-MUSIC)は,高分解能イメージングが可能であることからリモートセンシングシステムとして鋭意研究が行われている.特に,角度領域と時間領域でのゲーティング(フィルタリング)を用いたTR-MUSICイメージングは,雑音を抑圧することと,散乱体がアンテナ数より多く存在するときの限界を除くことにより,格段の特性改善を可能とすることが知られている.本報告では,その定式化とイメージング特性の詳細を明らかにする.
  • 前田 恭平, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 111 (487) 25 -30 2012年03月08日 [査読無し][通常論文]
     
    無線通信の普及に伴い,伝搬環境の把握や端末の位置推定に用いられる高精度な電波到来方向推定技術は重要性を増している.筆者らは広帯域信号を用いた高精度到来方向推定法について検討している.広帯域信号を複数の周波数に分割し,まず低い周波数でおおよその到来方向を推定し,推定された角度の周辺のみを高い周波数の信号で推定を行うことで,グレーティングローブによる影響を回避しながら高精度な推定が可能となる.本稿では新たにマルチパス環境での推定精度向上のため,送信側に複数素子を配置し,各素子から同時に無相関の信号を送信して相関を抑圧する送信側空間平滑法の効果について検討している.送信側で空間平滑を行うことで,受信側のアレー開口長をそのままに相関を抑圧できる.計算機シミュレーションを行い,相関を抑圧し,高精度な推定が可能なことを確かめた.
  • 前田 恭平, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2012 (1) 186 -186 2012年03月06日 [査読無し][通常論文]
  • 山口 歌奈子, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2012 (1) 224 -224 2012年03月06日 [査読無し][通常論文]
  • 小林 拓也, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2012 (1) 453 -453 2012年03月06日 [査読無し][通常論文]
  • 森谷 健太郎, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2012 (1) 479 -479 2012年03月06日 [査読無し][通常論文]
  • 武田 大樹, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2012 (1) 565 -565 2012年03月06日 [査読無し][通常論文]
  • 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 西村 寿彦 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2012 (1) "SS -7"-"SS-8" 2012年03月06日 [査読無し][通常論文]
  • 大鐘武雄, 小川恭孝, 西村寿彦 電子情報通信学会大会講演論文集 2012 SS.7-SS.8 2012年03月06日 [査読無し][通常論文]
  • ダビデスク クリスティアン, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 111 (451) 55 -60 2012年02月29日 [査読無し][通常論文]
     
    周波数選択性フェージングが厳しいMIMO上り回線では,受信側での周波数領域等化と組み合わせたシングルキャリア変調がOFDMシステムの代替として提案されている.さらに周波数スペクトルを効率よく使用するために,固有ビーム空間分割多重方式(E-SDM)が用いられる.送信側での演算負荷を軽減するため特異値分解の回数を減らす手法がこれまでに提案されている.本稿では,誤り率特性を改善する新しい演算量削減法の提案を行う.計算機シミュレーションにより提案手法の特性評価を行い,その有効性,および,誤り率と計算量がトレードオフの関係にあることを確認した.
  • 小林 拓也, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 111 (451) 61 -66 2012年02月29日 [査読無し][通常論文]
     
    高速伝送を行うためには広い周波数帯域幅を確保する必要があるため,将来の移動通信では高周波数帯を利用することが考えられる.しかし,高周波数帯では伝搬損失が大きく,通信品質が劣化する.特に上り回線では端末の電源がバッテリーであるために送信電力に制限があり,高品質な通信が困難となる.そこで,通信端末とその近傍の端末が協力し,基地局との間に仮想MIMOシステムを構成することで,通信品質の改善を図る手法が提案されている.しかし,仮想MIMOシステムでは,各端末で異なる周波数オフセットによる,異なる位相回転が問題となる.本報告では,この周波数オフセットの推定とその補償法について述べ,OFDMを用いた上り回線仮想MIMOシステムの特性評価結果を明らかにしている.
  • 山口 歌奈子, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 111 (451) 67 -72 2012年02月29日 [査読無し][通常論文]
     
    無線通信の伝搬路である空間では,多数の反射波や散乱波などから多重波伝搬環境となり,各パス間の遅延時間差が無視できない程大きい場合には,周波数選択性フェージングが生起する.この周波数選択性を評価する周波数相関は従来,単一アンテナについて定義されてきた.しかし,ダイバーシチ受信や空間フィルタリングなどを実現するために用いられるマルチアンテナシステムについては,従来の周波数相関では厳密な評価はできない.本稿では,従来の周波数相関をマルチアンテナシステムへ拡張し,各種の伝搬環境について,従来の周波数相関,および,信号識別の劣化係数との比較を行った.
  • Webber, Julian, Nishimura, Toshihiko, Ohgane, Takeo, Ogawa, Yasutaka International Conference on Advanced Communication Technology, ICACT 2012年
  • WEBBER Julian, NISHIMURA Toshihiko, OHGANE Takeo, OGAWA Yasutaka 電子情報通信学会技術研究報告 111 (345(RCS2011 232-266)) 1 -6 2011年12月08日 [査読無し][通常論文]
     
    LDPC符号は非常に高い誤り訂正能力を有し,LTE-Advancedなど種々の標準で採用されている.確率伝搬法に基づく復号手法は優れた特性を達成できるものの,処理量は非常に大きい.そのため,より簡易な復号法として,ビット反転復号法が検討されている.その中で,近年,ビット反転の有無に応じて反転しきい値を変化させる手法が注目されている.本検討では,この適応しきい値手法について,誤り率特性と繰り返し回数の関係などを検討する.特に,シンドロームに応じて2段階の縮小係数を用いることを提案し,単一縮小係数の場合と同等な誤り率特性を非常に少ない繰り返し回数で達成できることを明らかにする.さらに,繰り返し過程で局所解(誤りのある系列)に収束してしまった場合には,外部から微小な摂動を加えることで最適解に到達する可能性が生じることも実験的に示す
  • 前田 恭平, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報 111 (288) 1 -6 2011年11月16日 [査読無し][通常論文]
     
    無線通信の普及に伴い,伝搬環境の把握や端末の位置推定に用いられる高精度な電波到来方向推定技術は重要性を増している.MUSIC法など一般的な到来方向推定法では,受信側でアレーアンテナが用いられる.このような手法を用いる際,受信アレーアンテナの素子間隔が固定される場合には,高い周波数の信号を用いた方がより分解能の高い推定が可能であるが,ピークの鋭さに合わせて探索のステップ幅を小さくする必要があるために生じる計算量の増大や,素子間隔が半波長以下にできない場合,グレーティングローブの発生が問題となる.筆者らは,これらの問題に対応するため広帯域信号を用いた到来方向推定法について検討している.広帯域信号から複数の狭帯域信号を取り出し,始めにグレーティングローブが発生しない低い周波数でおよその到来方向を推定し,その結果からグレーティングローブを探索範囲外に回避できるような狭い範囲で高周波数の信号を用いて精密な推定を行うことで,グレーティングローブの影響や計算量の増大を防ぐことができる.本稿ではグレーティングローブを回避しながら高い周波数の信号を用いて推定を行うために使用周波数や探索範囲,ステップ幅のパラメータの最適化を行い,より高精度な推定ができることを確認した.
  • 前田 恭平, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 111 (288) 1 -6 2011年11月09日 [査読無し][通常論文]
  • 小林 拓也, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 111 (289) 185 -190 2011年11月09日 [査読無し][通常論文]
     
    高速伝送が可能な広い周波数帯域を確保するため,将来の移動通信においては,高周波数帯を使用することが考えられる.しかし,高周波数帯では伝搬損失が大きいため,通信品質の劣化が生ずる.特に上り回線においては,端末の電源がバッテリーであるために送信電力が制限され,高品質な通信が困難となる.その問題解決として,通信端末が周囲の端末と仮想MIMOシステムを構築することによる通信品質の改善が提案されている.これまで,狭帯域チャネルにおけるシングルキャリアによる検討がなされてきたが,OFDMにおける研究はなされていない.本報告では,OFDMを用いた仮想MIMOシステムの送信電力低減効果についての検討結果を報告する.
  • 清見 直史, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 111 (289) 203 -208 2011年11月09日 [査読無し][通常論文]
     
    無線メッシュネットワークやセル端ユーザの伝送品質向上の方法としてリレー局を介したデータ伝送が研究されている.始点が複数のアンテナ素子を布するリレー伝送では指向性制御により,特性を改善させることができる.本稿では,Amplify-and-Forwardリレー伝送において,始点が複数のアンテナ素子を有し,また,始点,終点,リレー局間のチャネル情報が得られる場合に,始点での送信ビーム生成手法を検討し,その特性を評価した.
  • WEBBER Julian, NISHIMURA Toshihiko, OHGANE Takeo, OGAWA Yasutaka 電子情報通信学会大会講演論文集 2011 (1) 2011年08月30日 [査読無し][通常論文]
  • ダビデスク クリスティアン, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2011 (1) 2011年08月30日 [査読無し][通常論文]
  • 清美 直史, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2011 (1) 508 -508 2011年08月30日 [査読無し][通常論文]
  • 武田 大樹, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2011 (1) 509 -509 2011年08月30日 [査読無し][通常論文]
  • 崔 喜童, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2011 (1) "S -27"-"S-28" 2011年08月30日 [査読無し][通常論文]
  • 武田 大樹, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 111 (68) 1 -6 2011年05月19日 [査読無し][通常論文]
     
    無線マルチホップネットワークでは,近隣ノードとの干渉が空間的な周波数利用効率を低下させる原因となる.このため,鋭いビームを持つ指向性アンテナや,ヌルを制御可能なアダプティブアレーの適用が検討されている.アダプティブアレーの利点は,干渉回避により,近傍のリンクと同時に送信可能なリンクを生成できることにある.しかし,その利点を有効に活用するためには,経路の割当に注意しなければならない.本稿では,無線マルチホップネットワークにおいて経路選択/割当を理想的に行うことで,アダプティブアレーによる改善効果が高くなることを明らかにした.
  • 前田 恭平, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 111 (29) 65 -70 2011年05月05日 [査読無し][通常論文]
     
    近年の携帯電話や無線LANの普及に伴い,伝搬環境の把握や端末の位置推定のための高精度な電波到来方向推定技術は重要性を増している.一般に,MUSIC法に代表される到来方向推定法では,アレーアンテナが用いられる.この種の手法を用いる際,受信アレーアンテナの素子間隔が等しい場合,高い周波数の信号を用いた方が高分解能の推定が可能であるが,探索のステップ幅を小さくすることに起因する計算量の増大や,グレーティングローブの発生が問題となる.筆者らは,これらの問題に対応するため広帯域信号を用いた到来方向推定法について検討している.広帯域信号から幾つかの狭帯域信号を取り出し,始めにグレーティングローブが発生しない低い周波数でおよその到来方向を推定し,その周辺の範囲のみを高い周波数を用いて精密な推定を行うことでグレーティングローブの発生や計算量の増大を防ぐことができる.本稿では二回目以降の探索に用いる周波数を適宜変更し,グレーティングローブの影響を更に低減する手法を提案し,その推定精度の評価を行った.更に,計算機シミュレーションの結果より高精度な推定が可能であることを示した.
  • 定 知生, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2011 (1) 477 -477 2011年02月28日 [査読無し][通常論文]
  • 下田 悠介, 岸山 祥久, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 110 (433) 319 -323 2011年02月23日 [査読無し][通常論文]
     
    LTE (Long Term Evolution)のシステム容量を増加させる手法として,マルチユーザMIMO (MU-MIMO)の適用が考えられている.MU-MIMOではユーザ間干渉を低減するために,送信側でプリコーディングが必要となる.LTEでは,コードブックに基づくプリコーディングが定義されており,端末からの情報でビームを生成する.本稿ではフェージング変動が存在する場合を考慮し,制御遅延による劣化を軽減するための予測手法について検討する.
  • 定 知生, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. SIP, 信号処理 : IEICE technical report 110 (368) 7 -12 2011年01月13日 [査読無し][通常論文]
     
    マルチユーザMIMO下り回線において良質な通信を実現するためには,ユーザ間の干渉(IUI)を低減するプリコーディング処理が必要である.そのようなプリコーディング手法として,IUIを完全に抑圧するブロック対角化法(BD)や,MMSE基準に基づいたプリコーディング手法が知られている.また,筆者らはBD法を拡張し,受信側でIUIの生じる空間を制御する一般ブロック対角化法(GBD)を提案した.本稿では,送受信側でチャネル推定を行い,誤り率特性の視点から,GBD法における推定誤差の影響を計算機シミュレーションによって評価する.
  • 松谷 早希子, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. SIP, 信号処理 : IEICE technical report 110 (368) 173 -178 2011年01月13日 [査読無し][通常論文]
     
    近年,次世代通信システムとして柔軟性の高い通信を実現できる無線中継システムの研究が進められている.また,中継ノードにおいてパケットを符号化するネットワークコーディングは,ネットワーク内の送信パケット数の軽減やスループット向上技術として注目されている.筆者らは以前,端末が一素子のアンテナを備えた双方向無線中継システムにおける送信ビーム生成に関する検討を行ってきた.本稿では,端末のアンテナ数を複数に拡張した双方向MIMO中継システムにおける検討を行い,その特性を評価した.
  • Webber, Julian, Nishimura, Toshihiko, Ohgane, Takeo, Ogawa, Yasutaka APSIPA ASC 2011 - Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference 2011 2011年
  • 前田恭平, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 2011年電子情報通信学会総合大会, March 835 -838 2011年 [査読無し][通常論文]
     
    The method to estimate direction of arrival (DOA) with multi-band signals is proposed in this paper. The MUSIC method, which is one of the conventional super-resolution DOA estimation methods, is applied to sets of snapshots filtered from the multi-band signal. In the beginning, a set of snapshots is extracted by the narrow-band filter (NBF) for the lowest frequency where the half wavelength of center frequency equals the array antenna spacing for a uniform linear array, and processed by the MUSIC method in order to avoid grating lobes. Next, using another set of snapshots in higher frequency, more precise DOA estimation is done in a narrower range with finer step angle. Therefore, this method can realize more accurate DOA estimation than the conventional method using a single set of snapshots. By examining RMSE and success probability of DOA detection, this method is compared with a conventional method. © 2011 IEEE.
  • Webber, Julian, Nishimura, Toshihiko, Ohgane, Takeo, Ogawa, Yasutaka 2011 the 14th International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications: Communications, Networking and Applications for the Internet of Things, WPMC'11 1 -5 2011年 [査読有り][通常論文]
  • Takeda, Daiki, Webber, Julian, Nishimura, Toshihiko, Ohgane, Takeo, Ogawa, Yasutaka 2011 the 14th International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications: Communications, Networking and Applications for the Internet of Things, WPMC'11 1 -5 2011年 [査読有り][通常論文]
  • 伊藤 達也, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. NS, ネットワークシステム 110 (339) 43 -48 2010年12月09日 [査読無し][通常論文]
     
    将来の移動通信においては,高速伝送が可能な広い周波数帯域幅を確保するため,高い周波数帯を使用することが考えられる.しかし,高周波数帯では伝搬損失が増大し,通信品質が劣化する可能性がある.特に上り回線は電源がバッテリーのため送信電力の制限により重大な問題となると懸念される.この問題解決のため,筆者らは周囲の複数端末がデータを共有し,分散アンテナシステムとして送信ビームを形成する仮想MIMOシステムの提案を行っている.本稿では,さまざまなシミュレーション環境を想定し,仮想MIMOシステムと従来の非協調SIMOシステムの送信電力に対する誤り率の評価を行い,仮想MIMOシステムの送信電力低減効果について検討した.
  • ブイ フーフー, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 110 (267) 47 -52 2010年11月03日 [査読無し][通常論文]
     
    複数の端末と同時に通信を行う下り回線マルチユーザMIMOシステムはユーザ間の干渉を除くためにブロック対角化法を用いる.更に,固有ビーム空間分割多重を用いることによって高効率伝送が可能となる.しかし,時変動環境においては送信ウエイトなどの送信パラメータを決定する時刻のチャネルと実際の送信時刻におけるチャネルには変化があるため,干渉が残留し,ビット誤り率特性には劣化が生ずる.一方,チャネル予測を用いることによってその特性を改善することが提案されている.本報告では,室内で測定された時変動伝搬データを基に,直線外挿と二次外挿によるチャネル予測を用いた下り回線マルチユーザMIMOシステムの誤り率特性を評価している.
  • 定 知生, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2010 (1) 367 -367 2010年08月31日 [査読無し][通常論文]
  • 下田 悠介, 岸山 祥久, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2010 (1) 371 -371 2010年08月31日 [査読無し][通常論文]
  • 伊藤 達也, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2010 (1) "S -9"-"S-10" 2010年08月31日 [査読無し][通常論文]
  • ブイ フーフー, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 110 (135) 7 -12 2010年07月14日 [査読無し][通常論文]
     
    複数の端末と同時に通信を行うマルチユーザMIMOシステムはユーザ間の干渉を除くためにブロック対角化法とともに,固有ビーム空間分割多重(E-SDM)を用いることによって高効率伝送が可能となる.しかし,時変動環境においては送信パラメータを決定する時刻と実際の送信時刻におけるチャネルには変化が生じているため,特性が劣化する.本報告では室内で測定された伝搬データを基にチャネルのドップラスペクトルを求めるとともに誤り率の評価を行い,マルチユーザMIMOシステムにおいてはチャネルの時間変化の影響が顕著であることを明らかにしている.
  • 伊藤 達也, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 110 (127) 125 -130 2010年07月08日 [査読無し][通常論文]
     
    将来の移動通信では,現在用いられているよりも高い周波数帯による広帯域伝送を行うことが考えられるが,高周波数帯では伝搬損失が増大する.この場合,上り回線においては,端末の電源がバッテリーであるため,送信電力が制限され重大な問題となる.これを解決するため,筆者らは周囲の複数端末が連携し,分散アンテナシステムとして送信ビームを形成する仮想MIMOシステムの提案を行っている.本稿では,より現実的な電波伝搬環境についてシミュレーションを行い,仮想MIMOシステムと従来の非協調SIMOシステムの送信電力に対する誤り率の評価を行った.その結果,仮想MIMOシステムの送信電力低減効果が確認された.
  • 定 知生, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 110 (127) 161 -166 2010年07月08日 [査読無し][通常論文]
     
    マルチユーザMIMO下り回線では,ユーザ間の干渉による通信品質の劣化が問題となる.この問題を解決する手法として,ユーザ間の干渉(IUI)を完全に抑圧するブロック対角化法や,干渉の低減と所望ユーザへの良好な送信ビーム形成を両立する不完全ブロック対角化法が提案されている.本稿では,IUI抑圧に関する議論を一般化し,上述の両手法を内包する一般化ブロック対角化法について述べ,計算機シミュレーションによってその誤り率特性を評価する.
  • 野場 敏裕, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 110 (1) 47 -51 2010年04月02日 [査読無し][通常論文]
     
    近年,高度道路交通システム(ITS)の一環として自動車の歩行者に対する事故を未然に防ぐ技術が注目されている.筆者らは歩行者の持つ電子タグから発信される電波を車載アンテナにより検出し,運転手に歩行者位置を知らせることで事故を防止する研究を進めている.直接波の到来方向が歩行者の方向ではあるが,多重波によるフェージングのため,その方向を推定する際に誤差が生ずる.そこで,車の移動によって得られる異なったフェージングを受けた共通のデータについてアレーアンテナによるビームフォーミングを行い,水平偏波の平均電力が最大となる方位方向を推定する方式により,アンテナ素子数3,素子間隔が1.5波長の直線アレーを用いることで,ほぼ良好な推定が可能であることが分かっている.しかし,素子間隔が半波長より広いため,グレーティングローブによる誤検出の可能性がある.そこで本稿では,グレーティングローブについての対策手法を提案し,評価を行った.
  • 松谷 早希子, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2010 (1) 466 -466 2010年03月02日 [査読無し][通常論文]
  • 定 知生, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2010 (1) 491 -491 2010年03月02日 [査読無し][通常論文]
  • 西本 浩, 平井 博昭, 平 明徳, 久保 博嗣, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2010 (1) 501 -501 2010年03月02日 [査読無し][通常論文]
  • 野場 敏裕, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 109 (440) 29 -34 2010年02月24日 [査読無し][通常論文]
     
    工場のような環境では,機器の制御などのために無線LANを用いた通信システムが利用されることが考えられる.しかし,同じ方式を用いた他の送受信系が存在する場合,同一の周波数帯・時間帯で通信を行うため,干渉が発生することによって通信が妨げられることがある.筆者らはアクセスポイントに設置した複数のアンテナのビーム制御により,干渉の低減を図ることを目的として研究を進めている.本稿では,受信側のアクセスポイントに4素子の円アレーアンテナを設置し,MMSE基準スマートアンテナとして用いることを提案し,干渉の低減効果を述べている.1つの希望端末と3つの干渉端末を送信側としたシミュレーションの結果から,アンテナの自由度と等しい3つの干渉の低減が可能であることを確認した.また,2つのウエイト決定法を導入し,それぞれの手法を用いた結果の比較・検討を行った.
  • 柴田 浩司, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 109 (440) 427 -432 2010年02月24日 [査読無し][通常論文]
     
    OFDM方式は,その送信信号のピーク対平均電力比(PAPR)が高いという問題がある.対策として,サブキャリアを複数ブロックに分割し,PAPRが小さくなるような位相回転を各ブロックに与えるPTS(Partial Transmit Sequence)が提案されている.しかし,PTSではその位相回転に関する副情報を受信側へ報知する必要がある.そこで,副情報伝送を回避し,受信側において少ない処理量でブラインドにより信号系列を検出する手法を提案し,これまで評価を行ってきた.その結果,あらかじめ用意する位相回転候補がブラインド検出法の特性に影響を及ぼすことがわかった.本検討では,ブラインド検出に適した位相回転候補の探索法を提案し,評価を行う.また,求められた最適位相回転候補を用い,チャネル推定時の推定誤差,ならびに増幅器による非線形歪み発生時のブラインド検出法への影響評価を行う.
  • 齊藤 敬佑, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 109 (440) 443 -448 2010年02月24日 [査読無し][通常論文]
     
    シングルキャリア伝送における周波数選択性フェージング対策として,周波数領域等化(FDE),繰り返し復号を応用した周波数領域ターボ等化(FDTE)が知られている.しかし,高速フェージング環境下では伝送ブロック内の周期性が崩れるためにその等化性能が劣化してしまう,このため,筆者らは等化性能の劣化軽減を目的に,チャネル近似と3重対角化を用いた手法を提案し,その有効性を確認した.本検討では,より現実的な環境を想定し,受信側においてチャネル推定を行った場合の提案手法の有効性について評価を行う.
  • Webber, Julian, Nishimura, Toshihiko, Ohgane, Takeo, Ogawa, Yasutaka APSIPA ASC 2010 - Asia-Pacific Signal and Information Processing Association Annual Summit and Conference 2010年
  • Huu Phu Bui, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane 2010 IEEE 72ND VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE FALL 1 -5 2010年 [査読有り][通常論文]
     
    In the paper, we examine Doppler spectrum and bit-error rate (BER) performance of multiuser MIMO systems in an indoor time-varying environment based on our measured data conducted in a meeting room. Simulation results show that both Doppler spectrum and the BER performance are much dependent on the array orientation and the direction of the receiver motion. In the non-line-of-sight environment, the actual Doppler spectrum is quite different from the theoretical U-shaped spectrum in the Jakes' model. In addition, it has been shown that the BER performance is much degraded due to a channel change.
  • Sakiko Matsuya, Julian Webber, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa 2010 IEEE 21ST INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON PERSONAL INDOOR AND MOBILE RADIO COMMUNICATIONS (PIMRC) 2093 -2098 2010年 [査読有り][通常論文]
     
    Wireless relay is an essential technology to achieve a flexible network for ubiquitous communication. To improve throughput performance in the network, network coding (NC) has been proposed for a two-user relay node. NC is a concept encoding both users' data into one packet and multicasting it simultaneously. However, if the relay node has two or more antenna elements, antenna pattern control is additionally required to send the packet efficiently to both users. In this paper, we formulate several transmit-beamforming techniques in the interactive wireless relay system and compare the performance with each other and with non-NC systems. Numerical analysis has shown that the method maximizing the total capacity in NC provides the best performance.
  • Tomoki Sada, Julian Webber, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa 2010 IEEE 21ST INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON PERSONAL INDOOR AND MOBILE RADIO COMMUNICATIONS (PIMRC) 504 -509 2010年 [査読有り][通常論文]
     
    In multiple input multiple output (MIMO) systems, multiuser enhancement is in the implementation phase. Block diagonalization (BD) is known as the safest technique for the multiuser MIMO downlink since it suppresses the inter-user interference (IUI) perfectly. However, BD consumes most of the transmit antenna resource to form many nulls. Thus, it is very difficult to obtain the transmit diversity gain. In the paper, the adaptive selection of the number of layers is considered. Such approaches have been limited to iterative beamforming. Here, we formulate deterministic transmit beamforming as a generalized approach to the BD (GBD), based on a concept of projecting the IUI to a limited vector space. Our proposal can efficiently utilize the extra degrees of freedom, which are obtained in exchange for reducing the number of layers, to provide the diversity gain in the transmit beamforming. The high capability of the GBD is confirmed by computer simulations.
  • 伊藤 達也, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 109 (304) 25 -30 2009年11月19日 [査読無し][通常論文]
     
    将来の移動通信では,広帯域伝送のために現在よりも高い周波数帯を使用することが考えられるが,高周波数帯では伝搬損失が増大する.このことは上り回線においては,端末の電源がバッテリーのため深刻な問題となる.この問題を解決するため,協調無線と呼ばれる通信技術が注目されている.筆者らは周囲の複数端末が連携し,分散アンテナシステムとして送信ビームを形成する仮想MIMOシステムの提案を行っている.本稿では,動的フェージング環境での仮想MIMOシステムの周波数オフセット推定精度,及び,端末間のデータ共有に必要な電力も含めた送信電力と誤り率の評価を行った.その結果,動的フェージング環境においては仮想MIMOシステムの効果が低下することが明らかになった.その理由は送信時のチャネル推定が正しく行われないことにより,送信パラメータが適切に決定できないためと推測された.
  • 松谷 早希子, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 109 (305) 25 -30 2009年11月19日 [査読無し][通常論文]
     
    近年,次世代通信システムとして柔軟性の高い通信を実現できる無線中継システムの研究が進められている.また,中継ノードにおいてパケットを符号化するネットワークコーディングは,ネットワーク内の送信パケット数の軽減やスループット向上技術として注目されている.本稿では,双方向無線中継システムにおいて,中継ノードが複数のアンテナ素子を有する場合の送信ビーム生成手法について検討し,その特性を評価した.
  • 伊藤 達也, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 109 (305) 73 -78 2009年11月19日 [査読無し][通常論文]
     
    将来の移動通信では,広帯域伝送のために現在よりも高い周波数帯を使用することが考えられるが,高周波数帯では伝搬損失が増大する.このことは上り回線においては,端末の電源がバッテリーのため深刻な問題となる.この問題を解決するため,協調無線と呼ばれる通信技術が注目されている.筆者らは周囲の複数端末が連携し,分散アンテナシステムとして送信ビームを形成する仮想MIMOシステムの提案を行っている.本稿では,動的フェージング環境での仮想MIMOシステムの周波数オフセット推定精度,及び,端末間のデータ共有に必要な電力も含めた送信電力と誤り率の評価を行った.その結果,動的フェージング環境においては仮想MIMOシステムの効果が低下することが明らかになった.その理由は送信時のチャネル推定が正しく行われないことにより,送信パラメータが適切に決定できないためと推測された.
  • 定 知生, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 109 (229) 37 -42 2009年10月08日 [査読無し][通常論文]
     
    基地局から複数の端末へ信号を送信するマルチユーザMIMO下り回線では,端末間でのユーザ間干渉が問題となる.端末側ではアンテナ数が制限されるため,複雑な信号分離処理を行うことは困難である.したがって,基地局側で信号に重み付けすることでユーザ間干渉を抑圧することが望ましい.その手法の一つとして,不完全ブロック対角化法が提案されている.本稿では,従来はシングルストリーム伝送に限定されていたIBD法をマルチストリーム伝送が可能になるよう拡張する方法について述べ,計算機シミュレーションによってその誤り率特性を評価する.
  • Webber Julian, Nishimura Toshihiko, Ohgane Takeo, Ogawa Yasutaka Proceedings : APSIPA ASC 2009 : Asia-Pacific Signal and Information Processing Association, 2009 Annual Summit and Conference 684 -687 2009年10月04日 
    APSIPA ASC 2009: Asia-Pacific Signal and Information Processing Association, 2009 Annual Summit and Conference. 4-7 October 2009. Sapporo, Japan. Poster session: Signal Processing and Implementations in Communications (6 October 2009).
  • 定 知生, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2009 (1) 398 -398 2009年09月01日 [査読無し][通常論文]
  • 伊藤 達也, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2009 (1) 399 -399 2009年09月01日 [査読無し][通常論文]
  • 松谷 早希子, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2009 (1) 404 -404 2009年09月01日 [査読無し][通常論文]
  • 柴田 浩司, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2009 (1) 411 -411 2009年09月01日 [査読無し][通常論文]
  • 齊藤 敬佑, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2009 (1) 437 -437 2009年09月01日 [査読無し][通常論文]
  • 柴田 浩司, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 109 (130) 125 -130 2009年07月09日 [査読無し][通常論文]
     
    OFDM方式は,周波数選択性フェージング環境に強いという利点を持つが,その送信信号のピーク対平均電力比(PAPR)が高いという問題がある.対策として,サブキャリアを複数ブロックに分割し,PAPRが小さくなるような位相回転を各ブロックに与えるPTS(Partial Transmit Sequence)が提案されている.しかし,PTSではその位相回転に関する副情報を受信側へ報知する必要がある.これまで,副情報伝送を回避し,少ない処理量で受信側でブラインドによって信号系列を検出する手法を提案し評価を行ってきた.ブラインド検出法は,チャネル符号化を想定し,受信側では位相回転候補数の並列復号を行うことで,正しい信号系列を検出するものである.本稿ではブラインド検出法において,畳込み符号の拘束長が長い場合での検出特性の改善を目指し,新たな手法を提案し,その特性を評価する.
  • 齊藤 敬佑, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 109 (130) 119 -124 2009年07月09日 [査読無し][通常論文]
     
    シングルキャリア伝送における周波数選択性フェージング対策として,周波数領域等化(FDE),繰り返し復号を応用した周波数領域ターボ等化(FDTE)が知られている.しかし,端末が高速に移動する場合などの高速フェージング環境下では,伝送ブロック内のチャネル行列の巡回性が失われるために,その等化性能が劣化する.本検討では,高速フェージング環境下で発生するFDE,FDTEの等化性能の劣化を,演算量を増大させることなく簡易に軽減することを目的に,チャネル近似と3重対角化を導入した手法を提案するとともに,その有効性について計算機シミュレーションを用いた検証を行う.
  • 野場 敏裕, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 田中 誠, 佐々木 邦彦 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 109 (117) 177 -182 2009年07月01日 [査読無し][通常論文]
     
    近年,高度道路交通システム(ITS)の一環として自動車の歩行者に対する事故を未然に防ぐ技術が注目されている.筆者らは歩行者の持つ電子タグから発信される電波を車載アンテナにより検出し,ドライバーに歩行者位置を知らせることで事故を防止することを目的に研究を進めている.本稿では,歩行者の方位方向を推定する方式の検討を行っている.直接波の到来方向が歩行者の方向ではあるが,多重波によるフェージングのため,その方向を推定する際に誤差が生ずる.ここでは,車の移動によって得られる異なったフェージングを受けた共通のデータについてアレーアンテナによるビームフォーミングを行い,その平均電力が最大となる方位方向を推定する方式を提案し,シミュレーションを用いてその特性の評価を行った.その結果,アンテナ素子数3,素子間隔を1.5波長の直線アレーを用いることにより,ほぼ良好な推定が可能であることが分かった.
  • 柴田 浩司, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2009 (1) 503 -503 2009年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 西本 浩, 曽我部 靖志, 渋谷 昭宏, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2009 (1) 489 -489 2009年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 齊藤 敬佑, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2009 (1) 484 -484 2009年03月04日 [査読無し][通常論文]
  • 斉藤 裕大, 小川 恭孝, 大鐘 武雄, 西村 寿彦 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 108 (445) 65 -70 2009年02月25日 [査読無し][通常論文]
     
    将来の高速移動通信は,現在よりも高い周波数を使用することが考えられ,無線伝搬の減衰は深刻な問題となる.上り回線においては,端末の電源がバッテリーであるため,送信電力が制限され,通信品質は劣化する.筆者らは,近傍の複数端末がキャリア同期をとり仮想的なアレーアンテナを形成し,MRC伝送やE-SDM伝送によるビームフォーミングを行うことで,通信品質が大きく改善できることを報告してきた.しかし,これまでの検討では端末間の送信データ共有は完全に行われていると仮定し,かつ,共有に必要な送信電力を考慮してこなかったため,非協調時との公平な比較がなされているとは言えなかった.そこで本稿では,データ共有に必要な送信電力,及び,本システムを動作させるために必要な送信電力を考慮し,様々な伝搬環境において,非協調時との特性比較を行った.
  • 秦 飛, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. SIP, 信号処理 : IEICE technical report 108 (390) 201 -205 2009年01月15日 [査読無し][通常論文]
     
    周波数領域SCターボ等化はシングルキャリア伝送方式において周波数選択性フェージングによる符号間干渉を除去する有効かつ簡易な方法である.周波数領域SCターボ等化をType-I HARQシステムに適用した時,複数の受信パケットを利用し並列ターボ等化を行うChase Combining手法は,著しい特性改善が得られる.しかし,計算量が増大するため,その削減が必要となる.本報告では,これまで提案した計算量削減手法について分析し,その特性劣化の原因を検討した.また,改善策を提案し,シミュレーションでその有効性を確認した.
  • Webber, Julian, Nishimura, Toshihiko, Ohgane, Takeo, Ogawa, Yasutaka APSIPA ASC 2009 - Asia-Pacific Signal and Information Processing Association 2009 Annual Summit and Conference 2009年
  • 野場敏裕, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 田中 誠, 佐々木 邦彦 2009年電子情報通信学会総合大会, Mar. 228 -228 2009年 [査読無し][通常論文]
  • 森川泰成, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 2009年電子情報通信学会総合大会, March 209 -209 2009年 [査読無し][通常論文]
  • 小川 恭孝, 大鐘 武雄, 西村 寿彦 B-plus (11) 32 -38 2009年 [査読無し][通常論文]
  • Koji Shibata, Julian Webber, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa GLOBECOM 2009 - 2009 IEEE GLOBAL TELECOMMUNICATIONS CONFERENCE, VOLS 1-8 2705 -2710 2009年 [査読有り][通常論文]
     
    PAPR reduction is an important issue in wireless OFDM transmission. Partial transmit sequence (PTS) is one of the distortionless methods. However, PTS requires side information on the phase rotation. This impacts not only the transmit efficiency but also the standardization process. Thus, blind detection without side information is expected as a solution to implement PTS. In the paper, simple blind detection with very low complexity is proposed. The computer simulation results indicate that the proposal gives almost the same performance as one with perfect side information by selecting a proper set of phase rotation candidates.
  • Julian Webber, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa Proceedings of the IEEE 20th International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, PIMRC 2009, 13-16 September 2009, Tokyo, Japan 1039 -1043 2009年 [査読有り][通常論文]
     
    System performance can be improved when channel state information is fed-back to the transmitter, and multiple-input multiple-output (MIMO) systems can realize eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM). Pseudo E-SDM offers both reduced complexity (the mean number of multiplications is reduced to about 1/10 for 4x4 MIMO) and a reduction in the effective channel delay spread compared to E-SDM. This work describes a real-time MIMO orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system based on the IEEE802.11n standard. A channel emulator developed using the modified Jakes model provides the fading channels to appraise the algorithm.
  • Huu Phu Bui, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane 2009 IEEE 20TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON PERSONAL, INDOOR AND MOBILE RADIO COMMUNICATIONS 2459 -2463 2009年 [査読有り][通常論文]
     
    In the paper, performance of multiple-input multiple-output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM) systems using uniform circular antenna arrays is evaluated. We conducted a MIMO channel measurement campaign at a 5.2 GHz frequency band in an indoor fading environment. Simulation results based on the measured data have shown that differently from the linear array, the BER performance of the circular array is almost the same for the array orientation. It is also shown that the performance can be degraded due to a channel change during the time delay between the transmit weight matrix determination and the actual data transmission. To compensate for the channel change, we have proposed two methods of channel extrapolation. Applying the proposed methods, robust performance can be obtained.
  • Yuta Saito, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane, Toshihiko Nishimura 2009 IEEE VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, VOLS 1-5 1084 -1088 2009年 [査読有り][通常論文]
     
    In future cellular radio such as IMT-advanced systems, we will encounter a difficulty in sending uplink signals. This is because transmit power is limited by a battery in a terminal and we need higher transmit power to accommodate a wider frequency bandwidth in a higher frequency band. Virtual MIMO-based cooperative communication is expected to be a key technology to solve this problem. Especially, if we have a feedback path from the basestation to send the transmit parameters, we can achieve much better performance. However, each terminal has an independent oscillator, and we have inevitably carrier frequency offsets. This causes performance degradation. This paper proposes a transmission scheme compensating for the frequency offsets and multi-stream transmission using eigenbeam space division multiplexing (E-SDM). Furthermore, this paper describes the reduction of feedback amount from a basestation. From computer simulation results, it will be shown that the proposed transmission technique has excellent performance.
  • 柴田 浩司, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 108 (249) 7 -12 2008年10月15日 [査読無し][通常論文]
     
    OFDM方式は,周波数選択性フェージング環境に強いという利点を持つ一方,ピーク対平均電力比(PAPR)が高いという問題がある.対策として,サブキャリアを複数のブロックに分割し,PAPRが小さくなるよう位相回転を与えるPTS (Partial Transmit Sequence)を用いた手法が提案されている。しかし,PTS方式において受信側で元の信号を得るためには,送信時に与えられた位相回転の逆位相の回転を受信信号に与える必要があり,その位相回転に関する副情報を送信時に同時に伝送しなくてはならない.本稿では,畳込み符号による誤り訂正を用い,その復号に位相回転候補数のトレリスを並列にビタビ復号することにより,位相回転に関する副情報を伝送することなく,受信側でブラインドで位相回転を推定する手法を提案し,その特性を評価する.
  • 斉藤 裕大, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2008 (1) "S -3"-"S-4" 2008年09月02日 [査読無し][通常論文]
  • 秦 飛, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2008 (1) 371 -371 2008年09月02日 [査読無し][通常論文]
  • ブイ フー フー, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 108 (188) 19 -24 2008年08月27日 [査読無し][通常論文]
     
    本稿では,マルチユーザMIMOチャネル特性を求めるため,会議室における伝搬測定について述べている.測定データに基づき,ブロック対角化法と固有ビーム空間分割法を用いた下り回線マルチユーザMIMOシステムの特性を時変動実フェージング環境で評価している.シミュレーションの結果,送信ウエイト行列の決定と実際の下り回線送信の間にチャネルが変動するため,ユーザ間干渉とストリーム間干渉が生じ,特性が大きく劣化することが示された.そこで,チャネル変動を補償するため,直線外挿と2次外挿の二つのチャネル外挿法を提案した.シミュレーションの結果,提案手法を適用することにより,特性が大きく改善されることが明らかになった.
  • 斉藤 裕大, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 108 (188) 25 -30 2008年08月27日 [査読無し][通常論文]
     
    将来の高速移動通信は,現在よりも高い周波数を使用することが考えられる.この場合,端末の電源がバッテリーであるため,上り回線の送信電力が制限され,通信品質は劣化する.筆者らはこれまで,近傍の複数端末がキャリア同期をとり仮想的なアレーアンテナを形成し,MRC伝送やE-SDM伝送によるビームフォーミングを行うことで,通信品質が大きく改善できることを報告してきた.本システムでは,基地局から各端末へ,送信に用いる各種情報をフィードバックする必要があるが,フィードバック量の増加は下り回線の通信を圧迫してしまう.そこで,本稿ではこれらのフィードバック量を削減するため,コードブックを用いた送信ウエイトのフィードバック,及び,周波数オフセット,電力配分の量子化を行い,このことが通信特性に与える影響について検討を行った.
  • 秦 飛, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 108 (188) 151 -156 2008年08月27日 [査読無し][通常論文]
     
    周波数領域SCターボ等化はシングルキャリア伝送方式において周波数選択性フェージングによる符号間干渉を除去する有効かつ簡易な方法である.本稿は,周波数領域SCターボ等化をHARQシステムヘ適用する方法について検討し,そのスループット特性を確認した.また,複数受信パケットを利用することで,スループット特性を向上させるChase Combining手法を用いる場合において計算量を削減する手法を提案し,シミュレーションでその有効性を確認した.
  • ブイ フー フー, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 108 (148) 129 -134 2008年07月16日 [査読無し][通常論文]
     
    本稿の目的は,典型的な会議室における測定データを基にチャネル特性を解析すること,および,固有ビーム空間分割多重(E-SDM)技術を用いたMIMOシステムの時変動フェージング環境での性能を評価することである.チャネルデータの測定値からチャネルの自己相関関数とドップラスペクトルは端末の移動方向だけでなく,アンテナアレーの構造にも強く依存することが示された.また,見通し外環境においても,測定されたドップラスペクトルは理論値であるU字型をしたJakesモデルのスペクトルとはかなり異なっていることが分かった.更には,送信ウエイトを決定する時刻と実際の送信時刻の間でのチャネル変動はMIMO E-SDMシステムの性能を劣化させることも明らかになった.
  • 西本 浩, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 107 (518) 193 -198 2008年03月05日 [査読無し][通常論文]
     
    送信機においてビットインタリーブされた符号化系列にDPSK変調を適用する場合,差動符号化を内符号とみなすことで,受信側でターボ復号が可能となる.本研究では,畳込み符号とDPSK変調をビットインタリーバを介して直列連接させたBICM-DPSK伝送におけるブラインド繰り返し復号法を検討する.その場合に必要となるチャネル推定として,判定帰還に基づくブラインド型チャネル推定法を提案し,その特性を評価する.結果から,BICM-DPSK繰り返し復号により同期検波PSKの特性を大きく上回ることを明らかにした.また,提案するチャネル推定法により,BLER=10^<-2>において,チャネル既知時の復号特性に対して非フェージング環境で0.1dB,動的フェージング環境で0.9dBの特性差まで改善可能であることを確認した.
  • 加藤 翔平, 西本 浩, 小川 恭孝, 大鐘 武雄, 西村 寿彦 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 107 (518) 329 -334 2008年03月05日 [査読無し][通常論文]
     
    近年,基地局と各端末が複数のアンテナを持つマルチユーザMIMOが大きな注目を集めている.マルチユーザMIMOの下り回線では,各端末に向けて基地局から同時に信号を送信するため,端末でのユーザ間干渉が問題となる.完全な干渉抑圧を実現するブロック対角化法が鋭意検討されているが,基地局でのヌルステアリングにより余剰のブランチダイバーシチを得られないという問題がある.本稿では,各ユーザの最大固有ベクトルとGram-Schmidt正規直交化に基づいて送信ウエイトを簡易に算出する不完全ブロック対角化法を提案し,計算機シミュレーションにより誤り率特性を評価した.その結果,特に多ユーザ環境において,不完全ブロック対角化法により良好な特性が得られることを確認した.
  • 金 相佑, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. SIP, 信号処理 107 (438) 85 -90 2008年01月17日 [査読無し][通常論文]
     
    周波数有効利用やマルチパス対策においてOFDMは有効な伝送方式である.しかし,高速移動によるマルチパスフェージング環境下では,プリアンブルで推定したチャネルが時間とともに変動するため,それに続くデータ区間においてその変動を補償する必要がある.本稿では,その補償法として判定帰還を用いたチャネル更新法を検討し,帰還系列の精度を向上させる手法を新たに提案した.また,追従特性をより改善するため線形予測を導入し,予測係数を少ないデータから決定する二つの手法について検討した.シミュレーションによる特性評価から,これらの提案手法が有効であることが確認できた.
  • WEBBER Julian, OHGANE Takeo, NISHIMURA Toshihiko, OGAWA Yasutaka 光電技報 (24) 2008年
  • Huu Phu Bui, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane GLOBECOM 2008 - 2008 IEEE GLOBAL TELECOMMUNICATIONS CONFERENCE 3303 -3307 2008年 [査読有り][通常論文]
     
    In the paper, performance of multiuser multiple-input multiple-output eigenbeam-space division multiplexing (ESDM) systems in the downlink transmission is evaluated in both uncorrelated and correlated time-varying fading environments based on computer-generated data. In the ideal case, using the block diagonalization (BD) scheme, inter-user interference can be completely eliminated at each user; and using the E-SDM technique for each user, optimal resource can be allocated, and spatially orthogonal substreams can be obtained. In realistic environments, however, due to the dynamic nature of the channel and the processing delay at both the transmitter and the receiver, the channel change during the delay may cause existence of inter-user interference even if the BD scheme is used. In addition, the change may also result in large inter-substream interference and no longer lead the allocated data resource for each user to the optimal condition. As a result, system performance may be degraded seriously. To overcome the problem, we propose a method of channel extrapolation to compensate for the channel change. Applying our proposed method, simulation results show that much better system performance can be obtained than the conventional case.
  • Hiroshi Nishimoto, Shohei Kato, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane, Toshihiko Nishimura IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, PIMRC 1 -5 2008年 [査読有り][通常論文]
     
    Recently, a multiuser MIMO system has attracted much attention. In the downlink of the multiuser MIMO system, since the base station simultaneously transmits signals to terminals, there is inter-user interference (IUI) at each terminal. Block diagonalization, which can achieve perfect IUI suppression, has been extensively studied to solve the issue. However, with the scheme we cannot obtain extra diversity gain due to the null steering at the base station. In this paper, we propose imperfect block diagonalization based on maximum eigenvectors of users and Gram-Schmidt orthonormalization, and its error rate performance is evaluated using computer simulations. The result shows that, despite its low complexity, the proposed scheme provides excellent performance, especially in many-user environments. © 2008 IEEE.
  • 神原 恵一, 西本 浩, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 107 (402) 37 -42 2007年12月13日 [査読無し][通常論文]
     
    シングルキャリア伝送方式における周波数選択性フェージング対策として,周波数領域等化(FDE)が検討されている.しかし,高速フェージング環境下では等化ブロック内の周期性が崩れることから,FDEの等化性能が劣化する.このため筆者らは受信ブロック分割手法を提案し,その有効性を示してきた.ここで,分割後のサブブロック内の周期性を満足させるため疑似CP生成法を導入したが,生成された疑似CPの精度に特性が大きく影響を受けることが明らかになった.そこで,疑似CP処理の際に必要な仮判定信号の精度の向上を目的としてターボ等化を導入し,受信ブロック分割手法に対し周波数領域ターボ等化を適用した場合の検討を行った.計算機シミュレーションを用いた解析の結果,著しい特性の改善を確認することができた.
  • 斉藤 裕大, 小川 恭孝, 大鐘 武雄, 西村 寿彦 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 107 (305) 31 -36 2007年11月01日 [査読無し][通常論文]
     
    将来の高速移動通信は現在よりも高い周波数帯を使用すると考えられる.この場合,端末の電源がバッテリーであるため,上り回線の送信電力が制限され,通信品質は劣化する.そこで,近傍の複数端末が送信データを共有して互いに協力し合う協調無線が注目されている.しかし,仮想的なアレーアンテナを形成してビームフォーミングを行う場合,各端末は異なる発振器で動作しているため,キャリア周波数のずれによる端末周波数オフセットの存在が通信特性に大きな影響を与えてしまう.そこで,本稿では過去のチャネル情報を用いた端末周波数オフセット推定法とそれを用いた送信側での補償法,及び,RLSアルゴリズムを用いた受信ウエイトの制御について述べ,計算機シミュレーションによりその特性を評価した.その結果,これらの制御を組み合わせることで,特性を大きく改善できることが確認された.
  • 東中 雅嗣, 久保 博嗣, 渋谷 昭宏, 岡崎 彰浩, 小川 恭孝, 大鐘 武雄, 西村 寿彦 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 107 (262) 1 -6 2007年10月11日 [査読無し][通常論文]
     
    本稿では,受信機に繰り返し等化を用いるMIMOシステムにおける伝送路推定法に関する検討を行う.繰り返し等化を適用する場合,復号器からフィードバックされる符号化ビットの信頼度を用いてシンボル期待値を計算し,シンボル期待値を既知データと見なした繰り返し伝送路推定を実行することで推定精度を向上することができる.しかし,MIMOシステムにおいては,複数のストリームが同時に送信されるため,データシンボルの組み合わせによっては,必ずしも伝送路推定に適した系列になっているとは限らず,十分な伝送路推定精度改善効果が得られない可能性がある.本稿では,復号器出力を参照しながら干渉キャンセルを行う伝送路推定法を提案し,その有効性を示す.
  • 内藤 智, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 107 (262) 19 -24 2007年10月11日 [査読無し][通常論文]
     
    MIMO通信は,送受信機双方に複数のアンテナを設置して空間的に信号を多重化させることで,高速な通信を実現するシステムである.このMIMO通信において,チャネルの状態に応じて通信速度を変化させる適応変調制御を行うE-SDM方式を,TDD下り回線に適用する.この際,パケット通信を想定して,スループット最大基準で送信リソース制御を行う.本研究の目的は,適応変調制御を行うE-SDM方式について,室内テストベッドを構築して検証実験を行うことである.従来の適応変調制御では実装する際に計算負荷が問題となるが,簡略化手法を導入して負荷を軽減することで実装を可能とした.また,動的フェージング環境下におけるチャネル変動誤差を補償するために一次外挿によるチャネル予測を用い,特性の改善効果について確認した.本稿では,フェージングシミュレータを用いた室内テストベッドを構築し,適応変調制御E-SDM通信の動的フェージング環境下における検証実験を行った結果について報告する.
  • 西本 浩, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2007 (1) 439 -439 2007年03月07日 [査読無し][通常論文]
  • 小川 健太, 小川 恭孝, 大鐘 武雄, 西村 寿彦 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 106 (555) 65 -68 2007年02月28日 [査読無し][通常論文]
     
    高い周波数帯を使用する無線通信では,バッテリー等により上り回線の送信電力が制限される.そこで,異なる複数の端末が互いに協力し,仮想的な1組のアンテナアレーを構成することで通信容量の向上を図る仮想アンテナアレーによる協調無線が近年注目を浴びている.しかし,仮想アンテナアレーにおいて送信ビーム形成を行う場令,各端末では正確なキャリア周波数の同期をとることが困難であるため,位相オフセット,及び,周波数オフセットの影響を無視することができない可能性がある.本稿では計算機シミュレーションにより各端末で生じるオフセット,及び,チャネル推定誤差が通信特性に及ぼす影響について評価した.結果から,オフセットを含む等価的なチャネルを用いて受信処理を行うことにより伝送特性の劣化を抑えることができること,また,シングルビーム伝送に比べて,マルチビーム伝送はオフセットに対する耐性が低いことが明らかとなった.
  • 西本 浩, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 106 (480) 67 -72 2007年01月26日 [査読無し][通常論文]
  • 大渡 裕介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 106 (480) 73 -78 2007年01月26日 [査読無し][通常論文]
  • 神原 恵一, 西本 浩, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 106 (480) 7 -12 2007年01月26日 [査読無し][通常論文]
     
    シングルキャリア伝送方式における周波数選択性フェージング対策として周波数領域等化(FDE)が検討されている.FDEは高速フェージング時に等化ブロック内の周期性が崩れ特性が劣化する.このため,筆者らは受信側でブロック分割を行う手法を提案し,CP (Cyclic Prefix)を含まないサブブロックの周期性を満足させるため,疑似CP生成による補償法を導入した.しかし,高速フェージング時にはチャネル推定精度の影響から疑似CP精度が劣化し,改善効果が少ないことが確認されている.本報告ではチャネル推定精度を向上させるため,三次補間を用いるとともに,サブブロック区間をオーバーラップさせることで疑似CP精度の劣化を軽減できるオーバーラップ分割を検討した.その結果,両者とも受信ブロック分割手法の改善に非常に有効であることが明らかになった.
  • 西本 浩, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 106 (480) 67 -72 2007年01月26日 [査読無し][通常論文]
     
    各周波数で送信ビーム形成を行うMIMOシステムにおいて,送信機における演算量の削減,及び,受信側で観測される等価的なチャネルの周波数連続性を実現する疑似固有ベクトル手法が提案されている.疑似固有ビーム空間分割多重(PE-SDM)では,その周波数連続性を活用したチャネル推定精度の改善法を用いることで,通常の固有ビーム空間分割多重と同等,またはそれ以上の良好な特性が得られることが報告されている.本稿では,疑似固有ベクトルの算出法に着目し,その性質を利用した簡易な推定精度の改善法を新たに提案する.シミュレーション結果から,従来手法に提案手法を組み合わせることで,PE-SDMのチャネル推定精度を更に向上できることを確認した.
  • 大渡 裕介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 106 (480) 73 -78 2007年01月26日 [査読無し][通常論文]
     
    MIMO-OFDM空間分割多重において,送信側でチャネル情報(CSI)が既知,もしくは,受信側から用いるべき送信ウェイトが報知される場合,固有ビーム空間分割多重(E-SDM)方式を用いることができ,MIMOチャネル最大の容量が得られる.筆者らはこれまで時間領域で最小二乗法を適用し,推定したCSIの内,主要な成分のみをフィードバックすることにより,情報量が削減できることを報告してきた.本稿では,筆者らが提案しているCSIフィードバック手法及びコードブックを用いた送信ウェイトフィードバック手法について比較検討を行う.
  • 神原恵一, 西本 浩, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 信学総大, March 2007 2190 -2194 2007年 [査読無し][通常論文]
     
    Frequency domain equalization (FDE) has been studied for suppressing inter-symbol interference (ISI) caused by frequency selective fading in single carrier systems. When a high-mobility terminal exists in the system, channel state changes within a DFT block. Then, the ISI reduction performance of FDE degrades since cyclicity of the channel matrix is lost. Here, we propose to divide received data block into multiple subblocks to decrease the channel transition within the DFT block in fast fading environments. Also, to satisfy periodicity of the received signal in each subblock, we introduce a pseudo cyclic prefix technique. The results of numerical analysis show that the proposed method provides 1.3-fold increase in tolerable Doppler frequency for FER of 0.01. © 2007 IEEE.
  • 斉藤裕大, 小川 恭孝, 大鐘 武雄, 西村 寿彦 2007信学ソ大 (通信), Sept. 201 -201 2007年 [査読無し][通常論文]
  • 加藤翔平, 西本 浩, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 2007年信学ソ大, Sept. 202 -202 2007年 [査読無し][通常論文]
  • 金相佑, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 信学ソ大, Sept. 2007 337 -337 2007年 [査読無し][通常論文]
  • Hiroshi Nishimoto, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa 2007 IEEE 66TH VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, VOLS 1-5 541 -545 2007年 [査読有り][通常論文]
     
    In a frequency-selective MIMO channel, the optimum beamforming is achieved by using eigenvectors, i.e., eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM), in the frequency domain. However, the calculation load of eigenvalue decomposition increases in proportion to the number of FFT points. In addition, eigenvectors without consideration of frequency continuity increase the delay spread of the effective channel observed at the receiver. To solve these issues, a pseudo eigenvector technique has been proposed. It has also been reported that a pseudo E-SDM (PE-SDM) technique can provide almost the same or better performance compared with the E-SDM when the receiver employs a simple channel estimator with time windowing. In this paper, focusing on the calculating process of pseudo eigenvectors, we propose a spatial windowing scheme improving the accuracy of the effective channel estimates. The simulation results show that the accuracy in the PE-SDM can be improved by combining the proposed scheme with the conventional time windowing scheme.
  • Hiroshi Nishimoto, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa 2007 IEEE 18TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON PERSONAL, INDOOR AND MOBILE RADIO COMMUNICATIONS, VOLS 1-9 1852 -1856 2007年 [査読有り][通常論文]
     
    In a frequency-selective MIMO channel, the optimum beam-forming is achieved by using eigenvectors, i.e., eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM), in the frequency domain. However, the calculation load of eigenvalue decomposition increases in proportion to the number of FFT points. In addition, eigenvectors without consideration of frequency continuity increase the delay spread of the effective channel observed at the receiver. Addressing these issues, we have proposed a pseudo eigenvector scheme for the purpose of mitigating the calculation load and maintaining frequency continuity (or decreasing the delay spread). In this paper, we present the PE-SDM performance in a MIMO single-carrier system with MMSE-FDE. The simulation results show that PE-SDM single-carrier transmission provides almost the same or better throughput performance with less complexity in comparison to E-SDM.
  • Bui Huu Phu, Toshihiko Nishimura, Hiroshi Nishimoto, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane 2007 IEEE 65TH VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, VOLS 1-6 1460 -1464 2007年 [査読有り][通常論文]
     
    Performance of Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) systems applying the Eigenbeam-Space Division Multiplexing (E-SDM) technique may be degraded in time-varying fading environments due to a channel change during the time interval between the transmit weight matrix determination and the actual data transmission. We have proposed some channel prediction methods to compensate for the channel change. Simulation results based on computer generated channels showed better performance when using the prediction methods in rich scatterer environments assuming the Jakes model. However, actual MIMO systems may be used in line-of-sight (LOS) environments, and even in a non-LOS (NLOS) case scatterers may not be uniformly distributed around a receiver and/or a transmitter. In addition, mutual coupling between antenna elements should be considered in actual implementation since it affects the system performance. We conducted MIMO measurement campaigns at a 5.2 GHz frequency band to evaluate the channel prediction techniques. In this paper, we present the experiment and simulation results using the measured channel data. It is shown that robust BER performance is obtained when using the channel prediction methods, and that the performance in LOS environments is better than that in NLOS ones.
  • Bui Huu Phu, Toshihiko Nishimura, Hiroshi Nishimoto, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa 2007 IEEE 66TH VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, VOLS 1-5 1322 -1326 2007年 [査読有り][通常論文]
     
    The performance of MIMO-OFDM E-SDM systems may be seriously degraded in time-varying fading environments due to a channel transition. In the paper, we propose two methods of channel extrapolation to compensate for the channel change. Futhermore, we also consider a method to reduce the amount of header signal and the computational complexity for the systems. We conducted MIMO measurement campaigns at a 5.2 GHz frequency band to evaluate the system performance. Simulation results based on the measured channel data show that robust bit-error rate performance can be obtained by using our channel prediction methods in both line-of-sight (LOS) and non-LOS environments. It is also shown that the method of reducing the amount of header signal and the computational complexity may be used in the practical implementation point of view.
  • K. Kambara, H. Nishimoto, T. Nishimura, Y. Ogawa, T. Ohgane 2007 IEEE 65TH VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, VOLS 1-6 2190 -2194 2007年 [査読有り][通常論文]
     
    Frequency domain equalization (FDE) has been studied for suppressing inter-symbol interference (ISI) caused by frequency selective fading in single carrier systems. When a high-mobility terminal exists in the system, channel state changes within a DFT block. Then, the ISI reduction performance of FDE degrades since cyclicity of the channel matrix is lost. Here, we propose to divide received data block into multiple subblocks to decrease the channel transition within the DFT block in fast fading environments. Also, to satisfy periodicity of the received signal in each subblock, we introduce a pseudo cyclic prefix technique. The results of numerical analysis show that the proposed method provides 1.3-fold increase in tolerable Doppler frequency for FER of 0.01.
  • Hiroshi Nishimoto, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa 2007 IEEE 65TH VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, VOLS 1-6 2068 -2072 2007年 [査読有り][通常論文]
     
    In a frequency-selective MIMO channel, the optimum transmission is beamforming based on eigenvectors, i.e., eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM), at each frequency point. However, the calculation load of eigenvalue decomposition at the transmitter increases in proportion to the number of frequency points. In addition, frequency-independent eigenvectors increase the delay spread of the effective channel observed at the receiver. In this paper, we propose pseudo eigenvectors for the purpose of reducing the calculation load at the transmitter and maintaining frequency continuity of the effective channel. First, we demonstrate that pseudo eigenvectors decrease the delay spread of the effective channels. Next, the practical performance of the pseudo E-SDM (PE-SDM) transmission in MIMO-OFDM systems is evaluated. The simulation results show that PE-SDM with an interference canceller provides better performance than E-SDM when an estimated effective channel is used to detect the substreams at the receiver.
  • Masaki Takanashi, Toshihiko Nishimura, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane 2007 IEEE WIRELESS COMMUNICATIONS & NETWORKING CONFERENCE, VOLS 1-9 1601 -1605 2007年 [査読有り][通常論文]
     
    The UWB-IR ((U) under bar ltra (W) under bar ide (b) under bar and-(I) under bar mpulse (R) under bar adio) technology and MIMO system have attracted interest for next generation high rate radio communications. We have researched MIMO-UWB systems using the FDE (Frequency Domain Equalization) technique with the MMSE spatial filtering technique. The UWB system will be used in short range wireless transmissions. Then, we usually have line-of-sight (LOS) environments in the MIMO-UWB systems. We conducted propagation measurement and evaluated the transmission performance of MIMO-UWB systems in LOS environments. Then, we proposed a timing control scheme for performance improvement. SIC (Successive Interference Canceller) and PIC (Parallel Interference Canceller) are known as better signal separation techniques in MIMO systems. In these techniques, we can obtain diversity gain subtracting the data detected by a spatial filtering technique from the received signal. Therefore, we can achieve better signal separation performance by the diversity gain. We found that the timing control scheme is also needed for the SIC and PIC techniques in LOS MIMO-UWB environments by bit error rate (BER) evaluation. In this paper, we show the signal separation performance applying the SIC and PIC techniques with the timing control scheme in LOS environments.
  • ブイ フー フー, 西村 寿彦, 西本 浩, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. SR, ソフトウェア無線 106 (395) 97 -104 2006年11月22日 [査読無し][通常論文]
     
    受信側だけでなく,送信側でもチャネル情報が得られているMIMOシステムでは,固有ビーム空間分割多重(E-SDM)が最適伝送となる.しかし,時間変動する伝搬環境においては,チャネル推定時刻と実際の信号送信時刻の間に生じるチャネル変動のため,サブストリーム間干渉が発生するとともに送信リソース制御が最適な状態から変化し,伝送特性が劣化する.筆者らは,これまで実際の送信時刻におけるチャネルを外挿により予測する手法を提案し,シミュレーションによりその効果を確認してきた.本稿では,見通し内(LOS),および,見通し外(NLOS)の室内伝搬測定実験を行い,動的実フェージング環境におけるMIMO E-SDMシステムの伝送特性を評価した.その結果,実環境においても提案するチャネル予測法が有効であること,また,本実験においてはLOS環境の方がNLOS環境より良好な特性が得られることが明らかになった.
  • 神原 恵一, 西本 浩, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 106 (305) 95 -100 2006年10月12日 [査読無し][通常論文]
     
    シングルキャリア伝送において,周波数選択性フェージングによる符号間干渉を軽減する手法として,周波数領域等化が検討されている.しかし,高速に移動する端末等を考えた場合,伝送ブロック内のフェージング変動が無視できなくなると,ブロック内のチャネル行列の巡回性が失われるため,周波数領域等化の符号間干渉除去特性が劣化してしまう.本稿では高速フェージング環境においても周波数領域等化を有効的に適用するため,受信ブロックを分割し,ブロック内のフェージング変動の影響を軽減する手法を提案するとともに,分割ブロック内の周期性を保つための疑似CP生成手法についても提案する.
  • 西本 浩, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2006 (1) 217 -217 2006年09月07日 [査読無し][通常論文]
     
    周波数選択性フェージング環境下のMIMOシステムでは,各周波数において固有ビーム形成を行うことで最適伝送を実現できるが[1],周波数毎の固有ウェイトの算出は大きな計算負荷となり,周波数連続性のない送信ウェイトは受信側で観測される実効チャネルのインパルス応答に大きな遅延広がりを生じさせる.これらの問題を解決するため,筆者らは文献[2]において疑似固有ベクトル手法を提案し,これにより演算量削減,及び,実効チャネルの周波数連続性を実現できることを示した.本稿では.文献[3]の屋内伝搬実験に基づき,疑似固有ベクトルを用いるPE-SDM (Pseudo Eigenbeam-Space Division Multiplexing)について,実環境におけるMIMO-OFDM伝送特性を評価する.
  • 石田 貴大, 西本 浩, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2006 (1) 368 -368 2006年09月07日 [査読無し][通常論文]
  • 岩崎 浄人, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2006 (1) 400 -400 2006年09月07日 [査読無し][通常論文]
  • 西本 浩, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 106 (223) 1 -6 2006年08月24日 [査読無し][通常論文]
     
    各周波数で送信ビーム形成を行う周波数選択性フェージング環境下のMIMOシステムにおいて,送信機における演算量の削減,及び,受信側で観測される等価的なチャネルの周波数連続性を実現する疑似固有ベクトル手法が提案されている.疑似固有ビーム空間分割多重(PE-SDM)では,その特性を活用した簡易なチャネル推定精度の改善法を用いることで,通常の固有ビーム空間分割多重(E-SDM)と同等,またはそれ以上の良好な特性が得られることが報告されている.本稿では,PE-SDMをMIMO-OFDM方式に適用し,遅延環境の違い,及び,干渉キャンセラ導入の効果について特性評価を行い,併せて通常のE-SDM特性との比較を行う.シミュレーション結果から,PE-SDMでは伝搬遅延が短いときにはチャネル推定精度を更に向上できること,また,並列干渉キャンセラを導入することにより完全な固有ビームを形成するE-SDMよりも良好な特性を得ることを確認した.
  • 石田 貴大, 西本 浩, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 106 (223) 7 -12 2006年08月24日 [査読無し][通常論文]
     
    周波数選択性フェージング環境において送信側で周波数フラットな送信ウェイトを用いるFFE-SDMでは,受信側でMMSE-FDEを用いる場合,等化後の残留符号間干渉,及び,ストリーム間干渉を考慮したストリーム品質基準を用いて送信リソース制御を行うことで特性を改善できることが報告されている.本稿では,受信機に並列干渉キャンセラ(PIC)を導入してストリーム間干渉を低減する場合について,提案されている品質基準を用いたFFE-SDM,及び,通常のSDMとの特性比較を行った.その結果,SDMに比べてFFE-SDMはフェージング相関に対してロバストであり,PIC適用時には簡易に算出可能なストリーム品質基準が実用的であることが確認された.
  • 大渡 裕介, 西本 浩, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 106 (168) 31 -36 2006年07月12日 [査読無し][通常論文]
     
    送受信機の双方に複数のアンテナを設置したMIMOシステムを用いてOFDM信号を送信するMIMO-OFDM空間分割多重において,送信側でチャネル情報(CSI)が既知の場合,固有ビーム空間分割多重(E-SDM)方式を用いることができ,MIMOチャネル最大の容量が得られる.筆者らは時間領域で最小二乗法を適用し,推定したCSIをフィードバックすることにより,情報量が削減でき,かつ良好な特性が得られることを報告してきた.本研究では,時間領域で推定したCSIの内,先頭から主要な成分だけをフィードバックする手法を提案し,更なる情報量削減を図った.
  • 西本 浩, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 106 (168) 61 -66 2006年07月12日 [査読無し][通常論文]
     
    各周波数で送信ビーム形成を行う周波数選択性フェージング環境下のMIMOシステムにおいて,送信機における演算量の削減,及び,受信側で観測される等価的なチャネルの周波数連続性を実現する疑似固有ベクトル手法が提案されている.本稿では,疑似固有ベクトルを用いるPE-SDMを,MMSE周波数領域等化を行うシングルキャリア方式に適用した場合について,リソース制御で必要となるサブストリーム品質基準の違い,及び,符号化手法の違いによる特性比較を行う.結果から,各周波数でビーム形成を行う場合には,送受信素子数の増加に伴い品質基準の違いによる特性差が小さくなることが認められた.また,ブロック内全体で符号化を行う場合には更に特性差が縮まり,簡易なリソース制御基準が実用的であることが確認された.
  • 岩崎 浄人, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 106 (168) 73 -78 2006年07月12日 [査読無し][通常論文]
     
    直接拡散符号分割多重(DS-CDM)では,多数の遅延パスが存在する周波数選択性フェージング環境下において,コード間干渉による拡散符号の直交性が崩れ,ビット誤り率特性が劣化してしまう.ただし,このコード間干渉は周波数領域等化(FDE)を行うことで,劣化を軽減できる.一方,マルチコードCDM伝送では多重化することでシングルコード伝送よりもPAPRが増加してしまう.PAPR低減手法として,拡散前のデータの位相等をピーク電力が少なくなるよう変化させる手法がある.このとき,位相変化量などを副情報として伝送しなければならない.本研究では,その副情報を符号の冗長性として考え,伝送路符号との繰り返し復号を行うことで特性改善を図る手法を提案する.ここでは,その簡単な検証として偶パリティを用いた繰り返し復号について,その誤り率特性を評価した.その結果,周波数選択性フェージング時にMMSE-FDEを適用した場合において,簡単な偶パリティによる繰り返し復号でも,フレーム誤り率10^<-3>で約3dBの利得が得られることがわかった.
  • 西本 浩, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 106 (119) 125 -130 2006年06月15日 [査読無し][通常論文]
     
    周波数選択性フェージング環境下におけるMIMOシステムでは,各周波数において固有ベクトルによる送信ビームを形成することで最適伝送となる.しかし,周波数ポイント数が多い場合には各周波数での固有値演算は大きな計算負荷となる.また,周波数毎の固有値演算から得られる固有ベクトルは一般に周波数連続性を持たない.このとき,受信側で観測される等価的なチャネルは大きな遅延広がりを生じてしまう.本稿では,周波数連続である疑似固有ベクトルを簡易に求める手法を提案し,それにより観測されるチャネルの遅延広がりを抑制できることを示す.更に,MIMO-OFDMにおいて疑似固有ベクトルを用いたPE-SDMと通常のE-SDMの特性比較を行い,チャネル推定時にはPE-SDMはE-SDMと同等,またはそれ以上の良好な伝送特性を与えることを報告する.
  • 大渡 裕介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 106 (25) 37 -42 2006年04月14日 [査読無し][通常論文]
     
    送受信側に複数のアンテナを設置し,各送信アンテナごとに独立したOFDM信号を送信するMIMO-OFDM空間分割多重では,マルチパス環境においても符号間干渉なしに伝送速度の向上が期待できる.さらに,送信側でチャネル情報(CSI)が既知の場合,MIMOチャネルにおける最大スループットを得る固有ビーム空間分割多重(E-SDM)方式を用いることができる.しかしながら,FDD方式のOFDMでは各サブキャリア毎にCSIをフィードバックする必要があり,通信容量を圧迫してしまう.本論文では,筆者らが以前より提案している時間領域で最小二乗法を適用し,推定したCSIをフィードバックすることで情報量を削減でき,さらに良好な特性が得られることを示している.
  • 石田 貴大, 西本 浩, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 106 (25) 55 -60 2006年04月14日 [査読無し][通常論文]
     
    周波数選択性フェージング環境下において固有ビーム空間分割多重方式をシングルキャリア伝送に適用する場合,遅延パスにより生じる符号間干渉に対して等化処理が必要になる.受信側でMMSE周波数領域等化を行った場合,遅延パスも考慮した拡張チャネル応答行列に基づく従来の送信リソース制御では信号検出特性が劣化する.本研究では,MMSE周波数領域等化を想定したリソース制御基準を新たに提案し,従来のリソース制御法,及び,通常のSDM伝送との特性比較を行った.その結果,ストリーム間干渉,及び,符号間干渉を考慮した提案方式が良好な特性を与えることが分かった.
  • BUI Huu-Phu, OGAWA Yasutaka, OHGANE Takeo, NISHIMURA Toshihiko 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2006 (1) 428 -429 2006年03月08日
  • 大渡 裕介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2006 (1) 420 -420 2006年03月08日 [査読無し][通常論文]
  • 宮沢 允, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2006 (1) 450 -450 2006年03月08日 [査読無し][通常論文]
  • 高梨 昌樹, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2006 141 -141 2006年03月08日 [査読無し][通常論文]
  • 大河原 純哉, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 105 (559) 65 -70 2006年01月19日 [査読無し][通常論文]
     
    複数のアンテナを持つ基地局の同一チャネル内に, 複数のアンテナを持つ端末が複数存在するマルチユーザMIMO環境における上りリンクについて検討を行う.このとき, 基地局での信号検出品質は, 基地局の持つ受信自由度と各ユーザの送信アンテナ数に依存する.信号検出品質を改善する手法として, 各ユーザにおいて複数存在する送信アンテナから使用するアンテナを選択することで, 選択ダイバーシチ効果を得ることが挙げられる.本稿では, 良好なダイバーシチ効果を得る送信アンテナ選択方法について検討を行った.計算機シミュレーションの結果, フィルタ出力後のキャパシティを用いて送信アンテナを選択することで, 良好なダイバーシチ効果を得ることが可能となった.また, 送信アンテナ数も考慮して選択することで, 誤り率特性はさらに改善できることを明らかにした.
  • Toshihiko Nishimura, Yasuo Hata, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications, PIMRC 105 (559) 89 -94 2006年 [査読有り][通常論文]
     
    Eigenbeam space division multiplexing systems in a multiple-input multiple-output channel require resource adaptation (a modulation scheme and transmit power allocation for each stream) optimized based on criteria such as throughput maximization. We propose a technique to simplify transmit resource control for the purpose of implementing the algorithm on an actual system. The proposed technique uses simple calculations with eigenvalues derived from the channel information and noise power of a receiver to achieve the most appropriate transmit resource control. By contrast, the conventional technique requires complex calculations of throughput for all possible combinations of modulation schemes. Additionally, our technique can accommodate any number of antenna elements. The results of computer simulation show that the performance of the proposed technique is almost the same as conventional performance throughout the signal-to-noise ratio (SNR) region, although the simplification is analytically valid only for high SNR. © 2006 IEEE.
  • Bui Huu Phu, Yasutaka Ogawa, Takeo Ohgane, Toshihiko Nishimura 2006 IEEE 63RD VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, VOLS 1-6 1748 -1752 2006年 [査読有り][通常論文]
     
    Multiple-input multiple-output (MIMO) systems using eigenbeam space division multiplexing (E-SDM) perform well and have increased channel capacities. However, channel state information (CSI) is required at a transmitter, and the performance of the systems depends much on the accuracy of the CSI at a transmitter and a receiver. In time-varying fading environments, the channel change between the transmission weight matrix determination time and the actual data transmission time causes the system performance to degrade. To compensate for the channel error, a linear extrapolation method has been proposed for a time division duplexing system. Unfortunately, the performance still deteriorates as the maximum Doppler frequency increases. Here, two new techniques of channel extrapolation are proposed. One is second order extrapolation, and the other is exponential extrapolation. Simulation results for 4tx 4rx MIMO systems show that using the proposed methods, E-SDM system performs better in a higher Doppler frequency region.
  • Yusuke Ohwatari, Bui Huu Phu, Yasutaka Ogawa, Toshihiko Nishimura, Takeo Ohgane 2006 IEEE 64TH VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, VOLS 1-6 401 -405 2006年 [査読有り][通常論文]
     
    MIMO space division multiplexing in an OFDM system (MIMO-OFDM) can achive high-data-rate transmission without additional frequency spectra. Furthermore, eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM) which is also called the singular value decomposition (SVD) algorithm can provide maximum throughput in the MIMO channel when channel state information (CSI) is available at the transmitter. When the uplink and downlink channels are not reciprocal as in a FDD system, we need to feed back the CSI from the receiver to the transmitter. However, capacity, is limited because CSI feedback is needed for each subcarrier in an OFDM system. This paper proposes the feedback of the time-domain channel estimated using the minimum mean square error method. The proposed method can reduce the amount of feedback information, and reveals better bit error rate performance than the other schemes.
  • Toshihiko Nishimura, Yasuo Hata, Takeo Ohgane, Yasutaka Ogawa 2006 IEEE 63RD VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, VOLS 1-6 2285 -2289 2006年 [査読有り][通常論文]
     
    This paper deals with experimental considerations for an eigenbeam-space division multiplexing (E-SDM) system with time division duplex downlink in multiple-input multiple-output channels. Channel information in E-SDM is necessary for a transmitter. If the time difference between the transmit weight calculation from the channel information at a transmitter and the actual transmission is large, E-SDM performance degrades because channel orthogonality is not maintained. In this study, indoor experiments of the E-SDM were performed to evaluate channel error compensation using first order extrapolation. Furthermore, simplification of transmit resource control and reduction of calculation load were proposed. Experimental results showed that channel estimation error compensation by first order extrapolation was very effective and improved bit error rate performance.
  • 西本 浩, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 105 (355) 127 -132 2005年10月13日 [査読無し][通常論文]
     
    複数のアンテナを搭載したMIMOシステムにおいて, 各送信アンテナから独立な信号ストリームを送信する通常の空間分割多重(SDM)に対し, MIMOチャネルにおける最大スループットを得る固有ビーム空間分割多重(E-SDM)は, 更なる高速伝送を可能にする有効な伝送方式であると考えられる.本研究では, 屋内伝搬測定に基づき, 2×2, 及び, 4×4 MIMOシステムについて, 屋内見通し(LOS), 及び, 見通し外(NLOS)環境におけるE-SDM伝送の特性を比較した.その結果, 実環境においてE-SDMはSDMよりも良好な誤り率特性を示し, NLOS環境よりもLOS環境において優れた特性となることが分かった.しかしながら, LOS環境におけるE-SDM特性はアレー構成によって特性が大きく変動することが認められた.
  • 大渡 裕介, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 105 (356) 61 -66 2005年10月13日 [査読無し][通常論文]
     
    送受信側に複数のアンテナを設置し, 各送信アンテナから独立したOFDM信号を送信するMIMO-OFDM空間分割多重では, マルチパス環境においても符号間干渉なしに伝送速度の向上が期待できる.ただし, 受信側では, マルチパス遅延波を含む全ての信号が同時に観測されるため, 空間フィルタリング等を用いて各信号を分離・検出する必要がある.このMIMO-OFDM空間分割多重通信システムを実験的に検証するために構築した評価システムにおいて, 高精度のチャネル推定, およびMMSE基準に基づく順序付け逐次復号による特性改善が実験的に確認されている.本研究では, この評価システムに誤り訂正符号及びViterbi復号アルゴリズムを適用し, 誤り率特性の改善を図った.
  • Phu Bui Huu, Ogawa Yasutaka, Ohgane Takeo, Nishimura Toshihiko 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2005 (1) 424 -424 2005年09月07日
  • 田中 豊久, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2005 (1) 431 -431 2005年09月07日 [査読無し][通常論文]
  • 西本 浩, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2005 (1) "S -7"-"S-8" 2005年09月07日 [査読無し][通常論文]
  • 高梨 昌樹, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2005 "S -19"-"S-20" 2005年09月07日 [査読無し][通常論文]
  • 大河原 純哉, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 105 (121) 53 -58 2005年06月10日 [査読無し][通常論文]
     
    複数のアンテナを持つ基地局の同一チャネル内に複数のアンテナを持つ端末が複数存在するマルチユーザMIMO環境における上り回線について検討を行う.このとき, 基地局での信号検出品質は基地局の持つ受信自由度と各端末の送信アンテナ数に依存する.本稿では, 各端末において複数存在する送信アンテナの使用数を減らすことで受信自由度の効率利用を考え, さらに信号検出精度の高いアンテナを選択することによる改善効果について検討を行った.その結果, マルチユーザMIMO環境において送信アンテナを選択することで, 信号検出品質が向上することが明らかになった.
  • 秦 保雄, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 105 (121) 65 -70 2005年06月10日 [査読無し][通常論文]
     
    送受信アンテナが複数存在するMIMOチャネル通信において, TDD下り回線へのE-SDM方式の適用を検討する.送信側で取得したチャネル情報より送信ウエイトを計算してから, 実際にデータを送信するまでの時間差が大きいと, 直交チャネルが形成できずに特性劣化の要因となる.本研究では, 既に提案されているチャネルの一次外挿を用いたチャネル変動誤差補償法を検証するため, フェージングシミュレータを用いたE-SDM方式の室内実験を行った.また, E-SDMの送信リソース制御の簡略化を行い, 装置化するうえで重要な計算負荷の軽減についても検討する.実験の結果, 一次外挿によるチャネル変動誤差補償法は非常に効果的で, 優れた特性を示すことが確認できた.
  • 西本 浩, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 105 (121) 71 -76 2005年06月10日 [査読無し][通常論文]
     
    近年, 無線通信では大容量伝送を可能にするMIMOシステムが注目を集めている.マルチパスリッチな環境では, 送信アンテナの偏波方向と異なる偏波成分も強く受信側に到来するものと考えられる.本稿では, 3つの偏波に等しい送受信利得を持たせるため, 3本のオムニアンテナを互いに直交させたトライポールアンテナを用いて3×3 MIMO-SDMシステムを構築し, 屋内伝搬実験結果から伝送特性を評価した.その結果, トライポールアンテナは低い相関を与えるが, 本実験で使用した伝搬環境では直線アレーと比べてあまり大きな特性の違いは認められなかった.
  • 西本 浩, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2005 (1) 244 -244 2005年03月07日 [査読無し][通常論文]
  • 星野 正幸, 高草木 恵二, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 西村 寿彦 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2005 (1) 533 -533 2005年03月07日 [査読無し][通常論文]
  • 高梨 昌樹, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2005 121 -121 2005年03月07日 [査読無し][通常論文]
  • 西本 浩, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 104 (679) 123 -128 2005年02月24日 [査読無し][通常論文]
     
    本稿では, 室内マルチパス環境において行ったアンテナ素子間相互結合の影響を含むMIMO伝搬実験結果から, 見通し内, 及び, 見通し外について多数の異なるアンテナ配置における2×2, 4×4 MIMO-SDM伝送のビット誤り率を求め, チャネル相関, 固有値分布を含めて特性を評価した.その結果, 見通し外に比べ, 見通し内環境は概して良好な特性を持つが, アンテナ配置の違いにより特性の変動が大きい傾向にあることが確認された.
  • 松野下 昌弘, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 104 (679) 81 -86 2005年02月24日 [査読無し][通常論文]
     
    送受信側に複数のアンテナを設置し, 各送信アンテナから独立したOFDM信号を送信するMIMO-OFDM空間分割多重では, マルチパス環境においても符号間干渉なしに伝送速度の向上が期待できる.ただし, 受信側では, マルチパス遅延波を含む全ての信号が同時に観測されるため, 空間フィルタリング等を用いて各信号を分離・検出する必要がある.筆者らは, MIMO-OFDM空間分割多重通信システムを実験的に検証するために, MMSE基準の空間フィルタリングを行う受信機やフェージングシミュレータを用いた評価システムを構築し検討を行ってきた.本研究では, 本評価システムのハードウェアおよびソフトウェア上の性能向上について検討した結果について報告する.
  • 高梨 昌樹, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 104 (675) 207 -212 2005年02月23日 [査読無し][通常論文]
  • 柴原 孝治, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 104 (678) 37 -42 2005年02月23日 [査読無し][通常論文]
     
    符号化MIMO-OFDM方式における, 並列干渉キャンセラ(PIC)の適用について検討を行った.構成が簡単なハードキャンセラは, 信頼度の低いレプリカによる誤り伝搬の影響を低減するため, 干渉キャンセル係数を導入するのが一般的である.ここでは, 従来とは異なり, 空間フィルタに干渉除去係数を設けたハードキャンセラを提案する.さらに, 干渉キャンセルの復号遅延を低減するため, OFDMシンボル毎に繰り返し処理を行うシンボル毎PICも適用した.その結果, 計算負荷・処理遅延が小さい構成が実現でき, ソフトキャンセルによるPICとの劣化も低く抑えられることがわかった.
  • 墨井 健二, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 104 (678) 43 -48 2005年02月23日 [査読無し][通常論文]
     
    ターボ符号化MIMO-SDMでは, 軟出力の信号分離技術が必要となる.軟出力MAP復号を用いた信号検出は最適な受信方式であるが, 変調多値数, 送信素子数の増加に伴い, 計算量が指数関数的に増大し, 処理の複雑さが大きな問題となる.これに対し, Sphere Decodingは計算量削減に有効な手法として知られている.しかし, その際, 計算量の削減に伴い軟入力ターボ復号に必要な尤度まで削減されてしまう場合がある.本稿では, このような場合の尤度の算出方法について提案, 検討を行った.その結果, 本手法が計算量削減に有効であることがわかった.
  • 田中 豊久, 大鐘 武雄, 西村 寿彦, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 104 (599) 37 -42 2005年01月21日 [査読無し][通常論文]
     
    第3世代の移動通信方式として既にサービスが提供されているW-CDMAは, 引き続き性能向上のため仕様策定が行われている.下り回線に関しては最高14.4MbpsのHigh Speed Downlink Packet Access(HSDPA)が規定され, 引き続いてMIMOの適用が検討されている.ここでは, W-CDMA方式の上り回線にMIMOを適用した場合について計算機シミュレーションにより検討した.
  • 西村寿彦, 西本 浩, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 信学総大, March. 2005 241 -241 2005年 [査読無し][通常論文]
  • 秦保雄, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 信学ソ大, Sep. 2005 423 -423 2005年 [査読無し][通常論文]
  • 西本 浩, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 104 (399) 53 -58 2004年10月29日 [査読無し][通常論文]
     
    本稿では,多数の散乱波が存在すると考えられる屋内見通し内伝搬環境,及び,見通し外伝搬環境において行った伝搬実験結果から,アンテナ素子間相互結合の有無によるMIMO-SDM伝送特性への影響を考察した.その結果,見通し内伝搬環境は見通し外伝搬環境に比べ概して良好な特性を示すが,アンテナの素子間隔や配列方向の違いにより,特性の変動が大きい傾向にあること,また,素子間相互結合の影響も大きい傾向にあることが分かった.
  • 中村 雄一郎, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 104 (258) 79 -84 2004年08月20日 [査読無し][通常論文]
     
    マルチパス環境下で,波形歪を受けにくいOFDM方式は,無線LANにも利用されている.送受信側の双方に複数のアンテナを設置して,各送信アンテナから独立な信けを送ることによって,100Mbpsを超える高速伝送を実現するMIMO-OFDM空間分割多重方式の研究が行われている.本橋では,少ないトレーニングシンボルでのチャネル推定を行う3通りの方法の比較検討を行っている.その結果,筆者らが以前より提案している時間領域での最小自乗法に基づく手法が優れたチャネル推定を可能にすることが分かった.次に,この手法をチャネルと送受信機関の周波数オフセット推定法に拡張し,IEEE802.ilaと同じブリアンブルの長さで両者の推定が可能であることを示している.
  • 松野下 昌弘, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 104 (258) 103 -107 2004年08月20日 [査読無し][通常論文]
     
    送受信側に複数のアンテナを設置し,各送信アンテナから独立なOFDM信号を送信するMIMO-OFDM空間分割多重では,マルチパス環境においても符号間干渉の影響なしに伝送速度の向上が期待できる.このMIMO-OFDMにおいては,各送信アンテナからの信号を受信側で分離・検出することが必要となる.そのために必要な高いチャネル推定精度は,0FDM通信系の少ないトレーニングシンボルにおいても,それに依存する条件数を小さくすることで実現できることが報告されている.本稿では,実際にMIMO-OFDM実験系を構成し,条件数の大小がチャネル推定精度,およびBER特性にどのように依存するのかを実験的に検証した.
  • 西本浩 信学技報 104 (202) 25 -30 2004年07月15日 [査読無し][通常論文]
     
    本報告では,MIMOシステムにおいて各チャネル間の独立性が崩れる可能性のある,見通し内伝搬路で行った5.2GHz帯での伝搬実験結果から,そのような環境における2×2MIMO-SDMの有効性を検証し,見通しとならない環境における特性との比較を行っている.また,複数のアンテナ素子を設置したときに生じる素子間相互結合の有無による特性への影響も検討している.その結果,見通し内伝搬環境においても多数の散乱波が存在する場合にはSDM方式が有効であり,見通し外伝搬環境に比べ概して良好な特性を示すが,アンテナの素子間隔や配列方向の違いにより,見通し内伝搬環境は特性の変動が大きい傾向にあること,また,素子間相互結合の影響も大きい傾向にあることがわかった.
  • 柴原 孝治, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 104 (123) 31 -35 2004年06月11日 [査読無し][通常論文]
     
    送信側、受信側共に複数のアンテナを用いたMIMOシステムの各送信アンテナから独立なOFDM信号を送信するMIMO-OFDM方式は通信容量の増加の期待できる手法である.本稿では,IEEE802.11aの規格に準じた変調方式や符号化器を想定し,誤り訂正符号化MIMO-OFDMの受信側の処理に並列干渉キャンセラ(PIC)を用いた構成の特性評価を行い,さらにそのシステムにおける処理遅延を低減する検討も行った.結果から,並列干渉キャンセラによる改善が見られ,パケット伝送に適していることがわかった.処理遅延を低減したシンボル毎PICに大きな特性劣化がないことも示した.
  • 墨井 健二, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 104 (123) 37 -42 2004年06月11日 [査読無し][通常論文]
     
    ターボ符号化MIMO-SDMでは,軟出力の信号分離技術が必要となる.軟出力MLDは最適な受信方法であるが,ターボ復号と軟出力MLDを繰り返して復号する手法を用いる場合,処理の複雑さが大きな問題点となる.そこで,軟出力MLDの繰り返し処理の簡略化について提案し,また,簡略化MLDへの適用も検討した.その結果,本手法が計算量削減に有効であることがわかった.
  • 柴原 孝治, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2004 (1) 519 -519 2004年03月08日 [査読無し][通常論文]
  • 西尾 啓介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2004 (1) "S -27"-"S-28" 2004年03月08日 [査読無し][通常論文]
  • 西本 浩, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2004 (1) "S -33"-"S-34" 2004年03月08日 [査読無し][通常論文]
  • 古田 敬幸, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 103 (680) 49 -54 2004年02月25日 [査読無し][通常論文]
     
    周波数選択性フェージングをうけるMIMOチャネル環境において,遅延波を取り込み結合推定,系列推定を行う手法は,最適な復号方法であるが遅延波数や送信ストリーム数増加に伴う計算量の増加が問題となる.そこで,誤り訂正符号を用いた周波数選択性フェージング環境下MIMOシステムにおいて,Sphere DecodingやM-Algorithimを適用しメトリック計算量削減を図る.本稿では,周波数選択性フェージングのSDMとE-SDMおいて,各種計算量削減アルゴリズムを適用し,メトリック計算量の削減効果と特性劣化の関係について検討した.
  • 墨井健二, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 2004年電子情報通信学会総合大会 516 -516 2004年 [査読無し][通常論文]
  • Y Ogawa, K Nishio, T Nishimura, T Ohgane VTC2004-FALL: 2004 IEEE 60TH VEHICULAR TECHNOLOGY CONFERENCE, VOLS 1-7 1523 -1527 2004年 [査読有り][通常論文]
     
    An OFDM technique has been utilized for wireless local area networks (WLANs). Spatial division multiplexing using a multiple-input multiple-output (MIMO) technique has been studied to increase the transmission rate over 100 Mbps. Before we detect transmitted data, we need AGC adjustment, timing synchronization, frequency offset estimation, and channel estimation using a preamble. The current WLAN system with a single transmit antenna based on the IEEE 802.11a standard uses the four OFDM symbol duration preamble. However, the preamble period proposed so far for the MIMO-OFDM system grows linearly with the transmit antenna number. This results in an increased overhead, and the conventional technique is not efficient. In this paper, we present the channel and frequency offset estimation scheme using a preamble with four OFDM symbol duration for the MIMO-OFDM system in WLANs. This preamble has the same duration as that of the IEEE 802.11a standard. and does not increase the overhead. Computer simulation results are provided to demonstrate the performance of the proposed scheme.
  • 西本 浩, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 103 (460) 139 -144 2003年11月21日 [査読無し][通常論文]
     
    MIMOシステムに空間分割多重方式を適用するMIMO-SDMの評価では,送受信アンテナ間の各チャネルは独立で同一のレイリーフェージング環境と仮定されることが多く,この仮定の下では,受信側での処理により良好な信号ストリームの分離検出が可能となる.本報告では,伝搬路の実測結果をもとに,チャネル間の独立性が崩れる可能性のある,見通し内伝搬路でのMIMO-SDMの有効性を示している.また,極めて散乱波の少ない電波暗室内における見通し内環境についても評価を行なっている.
  • 西本 浩, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2003 (1) 236 -236 2003年09月10日 [査読無し][通常論文]
  • 星野 正幸, 上杉 充, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 西村 寿彦 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2003 (1) 390 -390 2003年09月10日 [査読無し][通常論文]
  • 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 鷹取 泰司, 長 敬三 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2003 (1) 408 -408 2003年09月10日 [査読無し][通常論文]
  • 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 西村 寿彦 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2003 (1) "SS -34"-"SS-35" 2003年09月10日 [査読無し][通常論文]
  • 古田 敬幸, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 泰孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 103 (253) 7 -12 2003年08月21日 [査読無し][通常論文]
     
    周波数選択性フェージングをうけるMIMOチャネル環境において,遅延波を取り込み結合推定,系列推定を行う手法は,最適な復号方法であるが遅延波や送信ストリーム数増加に伴う計算量の増加が問題となる.そこで,Sphere Decoding (SD)を適用する.SDは受信ポイントの周りに範囲を設けその範囲に含まれる情報ポイントのみ判定するものである.本稿では,周波数選択性フェージングがSDに与える影響を調べ, SDMとE-SDMにSDを適用しメトリック計算量の削減効果と特性劣化の関係について検討した.
  • 堤 貴彦, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 103 (204) 13 -18 2003年07月18日 [査読無し][通常論文]
     
    各種空間分割多重方式について,チャネル情報に誤差がある場合の誤り率特性を比較検討した.また,固有ビーム空間分割多重(E-SDM)方式と重み付きSDM(w-SDM)においては,一次外挿法を用いることにより,特性の改善を図った.その結果,ハチャネルの時間変動が大きい場合には,送信側で処理を行わない結合推定を用いたSDM(JD)の特性より劣化することが明らかとなった.しかし,送信側で一次外挿法を用いることで,大きな改善効果が得られることが確認できた.
  • 西尾 敬介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 103 (66) 83 -90 2003年05月23日 [査読無し][通常論文]
     
    送受信側の双方に複数のアンテナを用いるMIMOシステムにおいて各送信アンテナから独立なOFDM信号を送信するMIMO-OFDM空間分割多重では,符号間干渉の問題を解消するとともに送信アンテナの数だけ伝送速度を高めることができる.本橋では,MIMO-OFDM空間分割多重の構成を示し,その必須技術である,少ないトレーニングシンボルでのチャネル推定法の検討を行い,推定精度劣化原因を明らかにしている.この考察に基づき,送信アンテナ数が2および4の場合について推定精度を改善するトレーニングシンボルの選択法を提案している.更に各種のMIMO受信方式の比較を行っている.
  • 古田 敬幸, 大鐘 武雄, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 冨里 繁 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2003 (1) 775 -775 2003年03月03日 [査読無し][通常論文]
  • 堤 貴彦, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2003 (1) 776 -776 2003年03月03日 [査読無し][通常論文]
  • 星野 正幸, 蛯子 恵介, 上杉 充, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 西村 寿彦 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2003 (1) "S -49"-"S-50" 2003年03月03日 [査読無し][通常論文]
  • 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 鷹取 泰司, 長 敬三 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2003 (1) "S -55"-"S-56" 2003年03月03日 [査読無し][通常論文]
  • 木村 広志, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 102 (675) 1 -5 2003年02月27日 [査読無し][通常論文]
     
    MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)チャネルにおいて送信側でチャネル情報が既知の場合は,E-SDM(Eigenbeam-Space Division Multiplexing:固有ビーム空間分割多重方式)方式を用いることにより通常のSDM方式と比較してチャネル容量が改善される.E-SDM方式においてFECを導入し,その効果を考察する.ここでは,FECとして特にターボ符号を用いた.計算機シミュレーションを行った結果,FECを導入したE-SDMの特性がSDM方式を上回ったが,無符号化の時ほどの改善はみられないことがわかった.
  • 西尾 敬介, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 102 (551) 121 -126 2003年01月10日 [査読無し][通常論文]
     
    OFDM方式はマルチパス伝搬環境において符号間干渉の影響をほぼ除くことができるため荷速伝送に適している.また,送受信の双方に複数のアンテナを用いるMIMOシステムでは異なる送信アンテナから独立な信号を送る空間分割多重が可能となるため伝送速度を高めることができる.本論文では,まず,OFDM伝送率に適したアダプティブアンテナの構成法とウェイト決定法を述べている.次に,これを要素技術とするMIMO-OFDM空間分割多重方式の提案を行い,シミュレーションによって,良好な特性が得られることを示している.
  • 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 鷹取 泰司, 長 敬三 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 102 (551) 127 -132 2003年01月10日 [査読無し][通常論文]
     
    送受信アンテナが複数存在するMIM0チャネル通信において,送信側でチャネル応答行列が既知の場合に通信容量を大きく改善できる2つの手法,重み付きBLASTとE-SDMについて考察した.はじめに,送信側のそれぞれの制御法について,送信電力・伝送レート制御を考慮して検討した.次に,受信側の制御法,特に重み付きBLAST送信に対する受信方式について計算機シミュレーションを行って評価した.最後に,重み付きBLASTとE-SDMのビット誤り率を計算し,その特性について比較した.その結果,重み付きBLASTはE-SDMに比較して高い誤り率を示すものの,Zero-forcing法やV-BLAST受信を行う場合,フィードバックのデータ量が少なく,端末の負荷も比較的少ないのでアプリケーションによっては有望な手法であることがわかった.
  • 高梨 昌樹, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 102 (230) 77 -82 2002年07月17日 [査読無し][通常論文]
     
    信号の到来方向推定を行う際の受信アンテナとして等間隔リニアアレーが用いられることが多い.これはコヒーレントな複数の信号が到来する場合でも,SSPを適用することによって推定可能になるため等による.しかし,対称性による方向の曖昧さや推定精度が方向に依存するという問題点がある,円アレーを用いたときこれらの問題点は解消されるが,SSPを適用することができないためコヒーレント波の推定は不可能になる.本稿ではまずCUBAを用いたコヒーレント波の到来方向推定について示す.しかし,この手法では通常の円アレー同様,信号の到来天頂角が異なった場合には推定できないという問題点がある.そこで,円アレーを積み重ねた円柱アレーを用いることで方位角,天頂角の二次元の到来方向推定が可能になることを示す.
  • 木村 広志, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 102 (204) 19 -24 2002年07月10日 [査読無し][通常論文]
     
    MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)チャネルにおいて送信側でチャネル情報が未知の場合と既知の場合についてそれぞれターボ符号を適用した.送信側でチャネル情報が未知の場合では,SDM(Space Division Multiplexing:空間分割多重)を用いたターボ符号を提案し,STBC(Space-Time Block Codes)とターボ符号を組み合わせた方式との比較を行った.送信側でチャネル情報が既知の場合においては,送信MRC(Maximal Ratio Combining)を用いたターボ符号とE-SDM(Eigenbeam-Space Division Multiplexing:固有ビーム空間分割多重)方式を用いたターボ符号について計算機シミュレーションにより比較を行った.結果として,送信素子数4,受信素子数2の場合においては,送信側でチャネル情報が未知の場合にSDM方式を用いたターボ符号が優れた特性を示し,送信側でチャネル情報が既知の場合は送信MRCを用いたターボ符号がE-SDMを用いたターボ符号よりも良い特性を示した.
  • 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 鷹取 泰司, 長 敬三 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 102 (204) 25 -30 2002年07月10日 [査読無し][通常論文]
     
    固有ビーム空間分割多重(E-SDM)方式は,MIMOチャネル通信で受信側の素子数が少ない場合に有効とされている.ここでは,E-SDM方式において,送信ウエイトを決定する際に用いるチャネル応答行列が実際の伝搬時のチャネル応答と異なる場合の特性評価を行う.この場合,完全に直交した固有ビーム空間を形成することはできないため,受信側で最大比合成を行っても平均誤り率特性にはフロアが観測される.しがって,Zero-Forcing法や結合推定が必要になる.受信側で結合推定を行った計算機シミュレーションの結果,チャネル変動の相関が0.8程度でも通常のSDMよりも特性が優れていることが分かった.
  • 宮下 和巳, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 鷹取 泰司, 長 敬三 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 102 (86) 13 -18 2002年05月17日 [査読無し][通常論文]
     
    MIMOチャネル情報が送信側で既知の場合,固有ベクトルを用いたマルチビーム形成により直交チャネルを形成し,注水定理による送信電力制御を行うことで,チャネル容量を最大とすることができる.ここでは,この概念に基づき,固有ビーム空間分割多重(E-SDM)方式を提案し,計算機シミュレーションにより従来のSDM方式との比較を行った.その結果,送信素子数5,受信素子数2の場合において,平均誤り率10^-3で約10[dB]の利得が得られることが明らかとなった.
  • 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 小川 恭孝, 長 敬三 電子情報通信学会技術研究報告 101 (677) 17 -22 2002年03月07日 [査読無し][通常論文]
     
    SDMA(space division multiple access)方式おいて,基地局及び各端末が複数のアンテナを持つ場合の下り回線用送信ウエイトについて検討する.この場合,基地局・端末間はMIMO(multi-input multi-output)チャネルとなり,更に,SDMA方式では同一チャネル干渉が存在するため単純なビーム形成では良好な受信特性は得られない.提案する手法は,基地局で各端末の受信アンテナそれぞれの組について空間相関を求め,それが最も低くなる素子を1組選択して,それらの素子に対してヌルを形成することによって同一チャネル干渉を低減させるものである.計算機シミュレーションにより提案手法の特性を評価した結果,選択ダイバシーチ効果が観測された.また,端末側で結合推定を行うことによって更に特性が改善されることを明らかにした.
  • 田辺 康彦, 大鐘 武雄, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 浅井 孝浩, 冨里 繁 電子情報通信学会技術研究報告 101 (677) 23 -30 2002年03月07日 [査読無し][通常論文]
     
    本報告ではアダプティブアレーアンテナ(AAA)とMLSEの縦続接続型時空等化器のAAA部にフィードフォワードフィルタ(FFF)を組み込む方式について検討を行った.FFFを用いることにより雑音の時間相関が高まり,最小二乗法でウェイトを最適化する方式では特性が劣化してしまう.このような状況でウェイトを決定する手法の提案を行った.提案方式では伝搬路の遅延広がりが大きい場合,FFFのタップ数が少ない場合に特性が改善されることがわかった.また,AAAをマルチビーム化することによって多入力のViterbiアルゴリズムを適用する手法の提案も行い,遅延広がりが大きい場合に良好な特性が得られることがわかった.
  • 西村 寿彦, 鷹取 泰司, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 長 敬三 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 101 (683) 17 -22 2002年02月28日 [査読無し][通常論文]
     
    SDMA(space division multiple access)方式おいて,基地局及び各端末が複数のアンテナを持つ場合の下り回線用送信ウエイトについて検討する.この場合,基地局・端末間はMIMO(multi-input multi-output)チャネルとなり,更に,SDMA方式では同一チャネル干渉が存在するため単純なビーム形成では良好な受信特性は得られない.提案する手法は,基地局で各端末の受信アンテナそれぞれの組について空間相関を求め,それが最も低くなる素子を1組選択して,それらの素子に対してヌルを形成することによって同一チャネル干渉を低減させるものである.計算機シミュレーションにより提案手法の特性を評価した結果,選択ダイバシーチ効果が観測された.また,端末側で結合推定を行うことによって更に特性が改善されることを明らかにした.
  • 田辺 康彦, 大鐘 武雄, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 浅井 孝浩, 冨里 繁 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 101 (683) 23 -30 2002年02月28日 [査読無し][通常論文]
     
    本報告ではアダプティブアレーアンテナ(AAA)とMLSEの縦続接続型時空等化器のAAA部にフィードフォワードフィルタ(FFF)を組み込む方式について検討を行った.FFFを用いることにより雑音の時間相関が高まり,最小二乗法でウェイトを最適化する方式では特性が劣化してしまう.このような状況でウェイトを決定する手法の提案を行った.提案方式では伝搬路の遅延広がりが大きい場合,FFFのタップ数が少ない場合に特性が改善されることがわかった.また,AAAをマルチビーム化することによって多入力のViterbiアルゴリズムを適用する手法の提案も行い,遅延広がりが大きい場合に良好な特性が得られることがわかった.
  • 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 101 (371) 23 -30 2001年10月13日 [査読無し][通常論文]
     
    SDMA 方式の下り回線ビーム形成において, MISO(Multi-Input-Single-Output)およびMIMO(Multi-Input Multi-Output)チャンネルを想定した場合に, 結合推定機能をもつ端末での受信特性について考察する.希望信号の電力がそれぞれの端末で最大となる送信最大比合成ダイバーシチと, 干渉信号電力を最小とするヌル制御の概念から導出した下り回線でのビーム形成法について評価する.計算機シミュレーションから, 結合推定機能を持つ端末を用いた場合, ヌル制御によるビーム形成法は送信最大比合成ダイバーシチとなるビーム形成法より特性が優れているという結果が得られた.
  • 中尾 正悟, 北門 順, 土居 義晴, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 2001 (1) 374 -374 2001年08月29日 [査読無し][通常論文]
  • 斉藤 寛之, 西村 寿彦, 山本 学, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 101 (231) 89 -96 2001年07月27日 [査読無し][通常論文]
     
    準光学アンテナ・ミキサは, 高周波信号と局部発振周波の信号を空間的に受信し, 直後にミキシングして中間周波数の信号へ変換するシステムである.このシステムを用いることにより, ミリ波帯では大きな問題となる伝送損失を取り除くことができる.以前に, 構造が簡単で製作誤差を低減できる磁流ループアンテナを使用して3GHz帯で動作する準光学アンテナ・ミキサを構成し, アレー化することで可能となるビーム走査法を実験的に確認した.本報告では, 10GHz帯で動作する素子を試作し, 準光学アンテナ・ミキサとしての動作確認を行った後, アレー化することで可能となるビーム走査を実験的に確認し, さらに素子を対称的に配置することでRFとLOが相殺可能であることを示す.これによって, 提案している準光学アンテナ・ミキサの高周波への可能性を検討する.
  • 宮下和巳 信学技報 101 (197) 31 -36 2001年07月12日 [査読無し][通常論文]
     
    近年, チャネルの利用効率を向上させるためSDMA(Space Division Multiple Access)方式が提案されている.基地局にアダプティブアレーを用いたTDD/SDMA方式において, 応答ベクトルの時間変動を一次外挿で推定することによって間接的にウェイトを推定する手法が提案されており, その特性が良好であることが報告されている.しかし, より高速な移動通信環境において一次外挿法では推定誤差が大きくなり特性が劣化してしまう.本報告では, 上り回線でのチャネル応答の推定結果を指数関数系で近似し, 下り回線のチャネル応答を推定する手法を提案する.また, 計算機シミュレーションにより従来手法との特性比較を行った.
  • 大矢根 秀彦, 西村 寿彦, 伊藤 精彦 電子情報通信学会論文誌. B, 通信 84 (5) 954 -957 2001年05月01日 [査読無し][通常論文]
     
    準光学アンテナ・ミキサ[1]〜[5]は, 高周波信号(RF)と局部発振周波(LO)を空間的に受信すると同時に中間周波数(IF)信号へ変換する。本研究では, 3GHz帯で動作する磁流ループアンテナを試作し, 以前提案した準光学アンテナ・ミキサアレーによるビーム走査法[6]〜[11]の実験を行って理論と比較する。
  • 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2001 (1) 400 -400 2001年03月07日 [査読無し][通常論文]
  • 米澤 伯明, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 土居 義晴 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 100 (347) 29 -35 2000年10月07日 [査読無し][通常論文]
     
    アダプティブアンテナのウェイト制御をMMSE(Minimum Mean Square Error)基準で行う場合, 所望波と参照信号のタイミングが性格に合わなければ, 両者の相関は低下し, 所望波と干渉波の区別がつかなくなることから, 干渉抑圧が十分に行われないと共に, 所望波抑圧も発生する.そこで, 本研究では従来のルートナイキストフィルタよりも狭い通過帯域幅を有する狭帯域フィルタを用いることにより, 相関低下を軽減させることで第1段階のウェイト制御を行い干渉波を相当抑圧する.そして, 再度アレー出力で同期推定を行い, それに基づく参照信号を用いて改めてウェイトを決定する.計算機シミュレーションの結果, 同期精度が向上し, 出力SINR, BER特性, 共に優れた特性を示すことが分かった.
  • 木村 昌俊, 田辺 康彦, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 100 (218) 23 -28 2000年07月27日 [査読無し][通常論文]
     
    ネットワークアナライザにより測定された周波数領域データに逆フーリエ変換を行い信号の遅延時間を求める時間領域推定が広く用いられている.また, 逆フーリエ変換では分離ができないような近接した信号に対して, 高分解能な推定が可能なMUSIC法が提案されている.しかし, MUSIC法には多入力信号到来時に特性が劣化するという問題点がある.その問題点の改善のための技術として, Beamspace MUSIC法について検討を行い, 推定結果を計算機シミュレーションにより評価した.また, Beamspace MUSIC法とゲーティング法との推定値の誤差に関して比較検討を行い, Beamspace MUSIC法はゲーティング法よりも誤差が小さい傾向にあることを確認した.
  • 西村 寿彦, 千葉 恒彦, 田辺 康彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 北門 順, 土居 義晴 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2000 (1) 412 -412 2000年03月07日 [査読無し][通常論文]
  • 田辺 康彦, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会総合大会講演論文集 2000 (1) 492 -492 2000年03月07日 [査読無し][通常論文]
  • 田辺 康彦, 藤嶋 堅三郎, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 99 (638) 15 -20 2000年02月18日 [査読無し][通常論文]
     
    高速ディジタル移動体通信において深刻な問題となる周波数選択性フェージングによる波形歪みを補償し, ダイバーシチを実現する方式の一つとして空間領域パスダイバーシチ受信が挙げられる.空間領域パスダイバーシチ受信においては各到来波に正確にシンボルタイミングを合わせることにより特性が改善されることから, MUSIC法を適用する方式が提案されている.しかし, MUSIC法は固有値解析を含むため, 演算量が増大してしまう問題点があった.本研究ではベクトル直交化法を用いてシンボルタイミングを推定することにより, 演算量の削減を計る.この結果, MUSIC法よりも少ない演算量で同程度の特性が得られることがわかった.
  • 田辺 康彦, 藤嶋 堅三郎, 西村 寿彦 電子情報通信学会技術研究報告 99 (638) 15 -20 2000年02月18日 [査読無し][通常論文]
  • 大矢根 秀彦, 西村 寿彦, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告. ITS 99 (631) 111 -116 2000年02月17日 [査読無し][通常論文]
     
    準光学アンテナ・ミキサは, 高周波信号と局部発振周波の信号を空間的に受信し, 直後にミキシングして中間周波数の信号へ変換するシステムである.このシステムを用いることにより, ミリ波帯では大きな問題となる伝送損失を取り除くことができる.以前提案したコプレーナ給電による2周波マイクロストリップアンテナを用いた準光学アンテナ・ミキサは, 積層構造であるため製作誤差が無視できなかった.そこで本報告では, 構造が簡単で製作誤差を低減できる磁流ループアンテナを使用して準光学アンテナ・ミキサを構成する.さらに, 3GHz帯で動作する素子を試作し, アレー化することで可能となるビーム走査法を実験的に確認する.
  • 大矢根 秀彦, 西村 寿彦, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 99 (637) 111 -116 2000年02月17日 [査読無し][通常論文]
     
    準光学アンテナ・ミキサは, 高周波信号と局部発振周波の信号を空間的に受信し, 直後にミキシングして中間周波数の信号へ変換するシステムである.このシステムを用いることにより, ミリ波帯では大きな問題となる伝送損失を取り除くことができる.以前提案したコプレーナ給電による2周波マイクロストリップアンテナを用いた準光学アンテナ・ミキサは, 積層構造であるため製作誤差が無視できなかった.そこで本報告では, 構造が簡単で製作誤差を低減できる磁流ループアンテナを使用して準光学アンテナ・ミキサを構成する.さらに, 3GHz帯で動作する素子を試作し, アレー化することで可能となるビーム走査法を実験的に確認する.
  • 大矢根 秀彦, 西村 寿彦, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 99 (637) 111 -116 2000年02月17日 [査読無し][通常論文]
     
    準光学アンテナ・ミキサは, 高周波信号と局部発振周波の信号を空間的に受信し, 直後にミキシングして中間周波数の信号へ変換するシステムである.このシステムを用いることにより, ミリ波帯では大きな問題となる伝送損失を取り除くことができる.以前提案したコプレーナ給電による2周波マイクロストリップアンテナを用いた準光学アンテナ・ミキサは, 積層構造であるため製作誤差が無視できなかった.そこで本報告では, 構造が簡単で製作誤差を低減できる磁流ループアンテナを使用して準光学アンテナ・ミキサを構成する.さらに, 3GHz帯で動作する素子を試作し, アレー化することで可能となるビーム走査法を実験的に確認する.
  • 大矢根 秀彦, 西村 寿彦, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告 99 (628) 111 -116 2000年02月17日 [査読無し][通常論文]
     
    準光学アンテナ・ミキサは, 高周波信号と局部発振周波の信号を空間的に受信し, 直後にミキシングして中間周波数の信号へ変換するシステムである.このシステムを用いることにより, ミリ波帯では大きな問題となる伝送損失を取り除くことができる.以前提案したコプレーナ給電による2周波マイクロストリップアンテナを用いた準光学アンテナ・ミキサは, 積層構造であるため製作誤差が無視できなかった.そこで本報告では, 構造が簡単で製作誤差を低減できる磁流ループアンテナを使用して準光学アンテナ・ミキサを構成する.さらに, 3GHz帯で動作する素子を試作し, アレー化することで可能となるビーム走査法を実験的に確認する.
  • 大矢根 秀彦, 西村 寿彦, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 99 (637) 111 -116 2000年02月17日 [査読無し][通常論文]
     
    準光学アンテナ・ミキサは, 高周波信号と局部発振周波の信号を空間的に受信し, 直接にミキシングして中間周波数の信号へ変換するシステムである.このシステムを用いることにより, ミリ波帯では大きな問題となる伝送損失を取り除くことができる.以前提案したコプレーナ給電による2周波マイクロストリップアンテナを用いた準光学アンテナ・ミキサは, 積層構造であるため制作誤差が無視できなかった.そこで本報告では, 構造が簡単で製作誤差を低減できる磁流ループアンテナを使用して準光学アンテナ・ミキサを構成する.さらに, 3GHz帯で動作する素子を試作し, アレー化することで可能となるビーム走査法を実験的に確認する.
  • 大矢根 秀彦, 西村 寿彦, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告 99 (631) 111 -116 2000年02月17日 [査読無し][通常論文]
  • 大矢根 秀彦, 西村 寿彦, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告 99 (637) 111 -116 2000年02月17日 [査読無し][通常論文]
  • 岸山 祥久, 大鐘 武雄, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 土居 義晴 電子情報通信学会技術研究報告. SAT, 衛星通信 99 (567) 17 -24 2000年01月21日 [査読無し][通常論文]
     
    近年, チャネルの利用効率を向上させるためSDMA(Space Division Multiple Access)方式が提案されている.SDMA方式では, 同一チャネルに収容された全てのユーザ間で深刻な干渉が生じるため, これらを分離・検出する手法が必要となる.本報告では, 上り回線でのチャネル応答の推定から指向性制御を行う手法(CRA-AA)を提案し, MMSE基準のアダプティブアレー及び結合推定との特性比較を行った.また, 各ユーザにおいてそれぞれ発生するキャリア周波数オフセットの補償法についても検討した結果, CRA-AAが高速フェージングに対する特性, 及びキャリア周波数オフセットに対する特性が共に優れていることがわかった.
  • 岸山 祥久, 大鐘 武雄, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 土居 義晴 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 99 (569) 17 -24 2000年01月21日 [査読無し][通常論文]
     
    近年, チャネルの利用効率を向上させるためSDMA(Space Division Multiple Access)方式が提案されている.SDMA方式では, 同一チャネルに収容された全てのユーザ間で深刻な干渉が生じるため, これらを分離・検出する手法が必要となる.本報告では, 上り回線でのチャネル応答の推定から指向性制御を行う手法(CRA-AA)を提案し, MMSE基準のアダプティブアレー及び結合推定との特性比較を行った.また, 各ユーザにおいてそれぞれ発生するキャリア周波数オフセットの補償法についても検討した結果, CRA-AAが高速フェージングに対する特性, 及びキャリア周波数オフセットに対する特性が共に優れていることがわかった.
  • 岸山 祥久, 大鐘 武雄, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 土居 義晴 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 99 (569) 17 -24 2000年01月21日 [査読無し][通常論文]
     
    近年, チャネルの利用効率を向上させるためSDMA(Space Division Multiple Access)方式が提案されている.SDMA方式では, 同一チャネルに収容された全てのユーザ間で深刻な干渉が生じるため, これらを分離・検出する手法が必要となる.本報告では, 上り回線でのチャネル応答の推定から指向性制御を行う手法(CRA-AA)を提案し, MMSE基準のアダプティブアレー及び結合推定との特性比較を行った.また, 各ユーザにおいてそれぞれ発生するキャリア周波数オフセットの補償法についても検討した結果, CRA-AAが高速フェージングに対する特性, 及びキャリア周波数オフセットに対する特性が共に優れていることがわかった.
  • 岸山 祥久, 大鐘 武雄, 西村 寿彦 電子情報通信学会技術研究報告 99 (565) 17 -24 2000年01月21日 [査読無し][通常論文]
  • 西村 寿彦, 土居 義晴, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 北門 順 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 99 (357) 103 -108 1999年10月15日 [査読無し][通常論文]
     
    アダプティブアレーを空間領域の干渉キャンセラとして用いるSDMA方式では、干渉信号が近接している場合に十分に干渉除去が行えないという問題がある。本研究では、SDMA方式にマルチステージ処理を導入して特性の向上を図る。提案する手法では、フレーム誤りによりレプリカの生成を判断することで、誤りを含むレプリカを受信信号から除去することを防止し、フレーム誤り率の改善を目指す。PHSの上り回線通信環境を想定したシミュレーションを行い、干渉信号の到来角、E_b/N1_oおよびCIRの変化によるFER特性について評価した結果、空間相関の高い範囲において大きな改善効果が得られることがわかった。
  • 西村 寿彦, 土居 義晴, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 北門 順 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 99 (357) 103 -108 1999年10月15日 [査読無し][通常論文]
     
    アダプティブアレーを空間領域の干渉キャンセラとして用いるSDMA方式では、干渉信号が近接している場合に十分に干渉除去が行えないという問題がある。本研究では、SDMA方式にマルチステージ処理を導入して特性の向上を図る。提案する手法では、フレーム誤りによりレプリカの生成を判断することで、誤りを含むレプリカを受信信号から除去することを防止し、フレーム誤り率の改善を目指す。PHSの上り回線通信環境を想定したシミュレーションを行い、干渉信号の到来角、E_b/N1_oおよびCIRの変化によるFER特性について評価した結果、空間相関の高い範囲において大きな改善効果が得られることがわかった。
  • 田辺 康彦, 藤嶋 堅三郎, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 99 (356) 89 -95 1999年10月14日 [査読無し][通常論文]
     
    高速TDMA移動通信において,遅延時間差の長い多重波による周波数選択性フェージングは波形歪みの原因となり,深刻な問題となる.これに対してアダプティブアレーを用いて空間領域で各多重波を分離し,遅延時間を揃えて合成する空間領域パスダイバーシチ受信が提案されている.本報告では遅延時間の推定にMUSICアルゴリズムを用いることにより,各多重波の伝搬遅延時間をより正確に推定し,誤り率特性を大幅に改善する手法を提案している.また,簡易に最大比合成を近似する荷重係数の提案を行い,誤り率特性において,最適化された荷重係数とほぼ同程度の特性が得られていることを明らかにした.
  • 田辺 康彦, 藤嶋 堅三郎, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 99 (356) 89 -95 1999年10月14日 [査読無し][通常論文]
     
    高速TDMA移動通信において,遅延時間差の長い多重波による周波数選択性フェージングは波形歪みの原因となり,深刻な問題となる.これに対してアダプティブアレーを用いて空間領域で各多重波を分離し,遅延時間を揃えて合成する空間領域パスダイバーシチ受信が提案されている.本報告では遅延時間の推定にMUSICアルゴリズムを用いることにより,各多重波の伝搬遅延時間をより正確に推定し,誤り率特性を大幅に改善する手法を提案している.また,簡易に最大比合成を近似する荷重係数の提案を行い,誤り率特性において,最適化された荷重係数とほぼ同程度の特性が得られていることを明らかにした.
  • 田辺 康彦, 藤嶋 堅三郎, 西村 寿彦 電子情報通信学会技術研究報告 99 (354) 89 -95 1999年10月14日 [査読無し][通常論文]
  • 田辺 康彦, 藤嶋 堅三郎, 西村 寿彦 電子情報通信学会技術研究報告 99 (356) 89 -95 1999年10月14日 [査読無し][通常論文]
  • 西村 寿彦, 田辺 康彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 1999 (1) 314 -314 1999年08月16日 [査読無し][通常論文]
  • 西村 寿彦, 田邉 康彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 土居 義晴 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 99 (141) 61 -66 1999年06月24日 [査読無し][通常論文]
     
    PHSにSDMAを適用する場合、プリアンブル信号が各ユーザで同一であるため、複数のユーザが同一タイミングで通信を行うとユーザの識別ができず、アダプティブアレーによる干渉除去を行うことができない。この対策として、送信タイミングに時間差を設けユーザを分離することが考えられる。このとき、先に収容されているユーザは単独使用時にタイミング検出を行えるのに対し、後続のユーザは既存ユーザの信号の影響を受けるため、同期タイミングを正確に推定することが難しい。本研究では、2ユーザSDMAを仮定し、相関法、チャネル推定法ならびに簡易なべクトル直交化法により後続ユーザの参照信号の同期タイミング推定を行った結果について示す。
  • 岸山 祥久, 大鐘 武雄, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 土居 義晴 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 99 (141) 67 -72 1999年06月24日 [査読無し][通常論文]
     
    近年、チャネルの利用効率を向上させるため、SDMA (Space Division Multiple Access)方式が提案されている。しかし、基地局にアダプティブアレーを用いたTDD/SDMA方式では、上り回線で得られたアレーパターンを下り回線で使用する際、角度広がりのある動的なレイリー伝搬路を想定した場合には、上下回線間の時間差により下り回線で誤り率が劣化する場合があることが報告されている。本報告では、アダプティブアレーのウエイトが各アンテナ素子における応答ベクトルにより一意に表せることに着目し、応答ベクトルの時間変動を推定することによって間接的にウエイトを推定する手法を提案する。また、計算機シミュレーションによって従来手法との比較、特性の評価を行う。
  • 西村 寿彦, 田邉 康彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 土居 義晴 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 99 (141) 61 -66 1999年06月24日 [査読無し][通常論文]
     
    PHSにSDMAを適用する場合、プリアンブル信号が各ユーザで同一であるため、複数のユーザが同一タイミングで通信を行うとユーザの識別ができず、アダプティブアレーによる干渉除去を行うことができない。この対策として、送信タイミングに時間差を設けユーザを分離することが考えられる。このとき、先に収容されているユーザは単独使用時にタイミング検出を行えるのに対し、後続のユーザは既存ユーザの信号の影響を受けるため、同期タイミングを正確に推定することが難しい。本研究では、2ユーザSDMAを仮定し、相関法、チャネル推定法ならびに簡易なべクトル直交化法により後続ユーザの参照信号の同期タイミング推定を行った結果について示す。
  • 岸山 祥久, 大鐘 武雄, 西村 寿彦, 小川 恭孝, 土居 義晴 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 99 (141) 67 -72 1999年06月24日 [査読無し][通常論文]
     
    近年、チャネルの利用効率を向上させるため、SDMA (Space Division Multiple Access)方式が提案されている。しかし、基地局にアダプティブアレーを用いたTDD/SDMA方式では、上り回線で得られたアレーパターンを下り回線で使用する際、角度広がりのある動的なレイリー伝搬路を想定した場合には、上下回線間の時間差により下り回線で誤り率が劣化する場合があることが報告されている。本報告では、アダプティブアレーのウエイトが各アンテナ素子における応答ベクトルにより一意に表せることに着目し、応答ベクトルの時間変動を推定することによって間接的にウエイトを推定する手法を提案する。また、計算機シミュレーションによって従来手法との比較、特性の評価を行う。
  • 垣内田 毅, 石井 望, 山本 学, 西村 寿彦, 伊藤 精彦 電子情報通信学会論文誌. B, 通信 82 (6) 1177 -1184 1999年06月 [査読無し][通常論文]
     
    ミリ波帯においては,伝送線路による損失が大きいという問題が生じる.そこで,アンテナとミキサを一体化し,伝送損失を軽減することのできる準光学アンテナミキサがある.これは,高周波と局部発信周波の異なる二つの周波数を空間的に受信し,直後に中間周波数に変換するものである.これを実現することのできるアンテナとして,コプレーナ導波路給電による2周波動作可能なマイクロストリップアンテナがある.本論文においては,スペクトル領域モーメント法を用い,このアンテナの周波数1/20スケールモデルの入力特性をマイクロ波帝で解析し,異なる二つの周波数で独立に動作可能であることを示す.更に,本アンテナの放射指向性を絶対利得により評価する.
  • 西村 寿彦, 大鐘 武雄, 小川 恭孝 電子情報通信学会総合大会講演論文集 1999 (1) 399 -399 1999年03月08日 [査読無し][通常論文]
  • 大矢根 秀彦, 西村 寿彦, 石井 望, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告. MW, マイクロ波 98 (198) 1 -6 1998年07月24日 [査読無し][通常論文]
     
    準光学アンテナ・ミキサは, 高周波信号(RF)と局部発信周波(LO)の信号を空間的に受信し, 直後にミキシングして中間周波数(IF)の信号へ変換するシステムである.このシステムを用いることにより, ミリ波帯では大きな問題となる伝送損を取り除くことができる.従来, ミキサ出力からRFとLOを消去するらめには, 低域フィルタが必要であった.本報告では, 準光学アンテナ・ミキサアレーにおいて, 合成出力からフィルタを用いずにRFとLOを相殺する構造を提案する.また、マイクロ波帯モデルを試作して, 実験的にRFとLOが相殺可能であることを確認する.
  • 伊藤 精彦, 小川 恭孝, 西村 寿彦, 福地 久直 電子情報通信学会総合大会講演論文集 1998 (2) 267 -268 1998年03月06日 [査読無し][通常論文]
  • 西村 寿彦, 土田 克実, 石井 望, 伊藤 精彦 電子情報通信学会論文誌. B-2, 通信2-無線通信・無線応用 80 (12) 1076 -1083 1997年12月 [査読無し][通常論文]
     
    準光学アンテナ・ミキサは,高周波信号(RF)と局部発振周波(LO)を空間的に受信し,直後に中間周波数の信号に変換するシステムである.このシステムを用いることで,高周波回路は不要となり,特に周波数が高いときには,損失を大きく低減することができる.本論文では,準光学アンテナ・ミキサを実現するシステムとして,ミキサダイオードを装荷したコプレーナ導波路給電による2周波マイクロストリップアンテナを提案する.従来,準光学アンテナ・ミキサに用いられてきた受信部において,一方向からRFとLOを合成して入力していたため,LOの入射がRFの入射に干渉するという問題があった.そこで本論文では,基板の両側でRFとLOを独立して受信することができる構造を用いて準光学アンテナ・ミキサを構成した.まずミリ波帯において,受信部の設計を行い,電磁界シミュレータを用いてその特性を明らかにした.更に,マイクロ波帯において,本システムを試作し,受信部の2周波動作およびミキシング動作に関する実験を行った.その結果,本システムが準光学アンテナ・ミキサとして機能することが確認された.
  • 西村 寿彦, 土田 克実, 石井 望, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 97 (382) 73 -78 1997年11月20日 [査読無し][通常論文]
     
    準光学アンテナ・ミキサは, 高周波信号と局部発振周波の信号を空間的に受信し, 直後にミキシングして中間周波数の信号へ変換するシステムである. 本報告では, 多素子の配列型準光学アンテナ・ミキサを用いた新しいビーム走査システムのマイクロ波帯モデルを試作し, ビーム走査特性の詳細な実験を行った結果について述べる. このシステムは, 従来のフェイズドアレイでは必須である移相器等の高周波回路を使用することなく, 高周波信号の到来方向を走査することができる. これによって, 高周波回路による損失を大幅に低減できるばかりではなく, システム構成が単純となり設計が容易になる.
  • 西村 寿彦, 土田 克実, 石井 望, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 96 (531) 25 -32 1997年02月21日 [査読無し][通常論文]
     
    準光学アンテナ・ミキサは,高周波信号と局部発振周波の信号を空間的に受信し,直後にミキシングして中間周波数の信号へ変換するシステムである.本報告では,多素子の準光学アンテナ・ミキサを用いた新しい受信システムを提案する.このシステムは,従来のフェイズドアレイのように移相器等の高周波回路を使用することなく,高周波信号の到来方向を走査することができる.これによって,高周波回路による損失を大幅に低減できるばかりではなく,システム構成が単純となり設計が容易になる.更に,マイクロ波帯で動作するシステムを試作し,実験を行った.その結果は,解析結果と非常に良く一致した.
  • 西村 寿彦, 土田 克実, 石井 望, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告. MW, マイクロ波 96 (534) 25 -32 1997年02月21日 [査読無し][通常論文]
     
    準光学アンテナ・ミキサは,高周波信号と局部発振周波の信号を空間的に受信し,直後にミキシングして中間周波数の信号へ変換するシステムである.本報告では,多素子の準光学アンテナ・ミキサを用いた新しい受信システムを提案する.このシステムは,従来のフェイズドアレイのように移相器等の高周波回路を使用することなく,高周波信号の到来方向を走査することができる.これによって,高周波回路による損失を大幅に低減できるばかりではなく,システム構成が単純となり設計が容易になる.更に,マイクロ波帯で動作するシステムを試作し,実験を行った.その結果は,解析結果と非常に良く一致した.
  • 西村 寿彦, 土田 克実, 石井 望, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 96 (525) 25 -32 1997年02月21日 [査読無し][通常論文]
     
    準光学アンテナ・ミキサは,高周波信号と局部発振周波の信号を空間的に受信し,直後にミキシングして中間周波数の信号へ変換するシステムである.本報告では,多素子の準光学アンテナ・ミキサを用いた新しい受信システムを提案する.このシステムは,従来のフェイズドアレイのように移相器等の高周波回路を使用することなく,高周波信号の到来方向を走査することができる.これによって,高周波回路による損失を大幅に低減できるばかりではなく,システム構成が単純となり設計が容易になる.更に,マイクロ波帯で動作するシステムを試作し,実験を行った.その結果は,解析結果と非常に良く一致した.
  • 西村 寿彦, 土田 克実, 石井 望, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告. RCS, 無線通信システム 96 (531) 25 -32 1997年02月21日 [査読無し][通常論文]
     
    準光学アンテナ・ミキサは,高周波信号と局部発振周波の信号を空間的に受信し,直後にミキシングして中間周波数の信号へ変換するシステムである.本報告では,多素子の準光学アンテナ・ミキサを用いた新しい受信システムを提案する.このシステムは,従来のフェイズドアレイのように移相器等の高周波回路を使用することなく,高周波信号の到来方向を走査することができる.これによって,高周波回路による損失を大幅に低減できるばかりではなく,システム構成が単純となり設計が容易になる.更に,マイクロ波帯で動作するシステムを試作し,実験を行った.その結果は,解析結果と非常に良く一致した.
  • 栗林 仁, 大嶋 建次, 西村 寿彦, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告. SAT, 衛星通信 96 (168) 67 -73 1996年07月22日 [査読無し][通常論文]
     
    超伝導体の複素導電率は, 超伝導体の高周波特性を評価する場合の主要なパラメータである。従来, 超伝導体の複素導電率は, 超伝導体の伝導電子が常伝導電子と超伝導電子との2流体から構成されるとする, いわゆる2流体モデルによる電子の運動方程式から定式化される。この2流体モデルは, 超伝専電子が格子と衝突しない, とする仮定のもとに成立する。しかしながら, 2流体モデルから定式化された複素導電率の実数部および複素導電率から導出した表面インピーダンスは実測値に一致しない。 本論文は, 高周波電磁界中で運動する超伝導電子は等価的な抵抗成分を生起するものとし, かつ超伝導電子密度と常伝導電子密度が速度方程式で関係づけられる, とする修正2流体モデルを提案し, このモデルをもとに, 電子の運動方程式および電流密度の支配方程式を定式化する。以上の方程式から超伝導体の複素導電率および表面インピーダンスを導出する。最後に本解析で得た複素導電率の実数部および表面インピーダンスの計算値がそれぞれ実測値とよく一致することを明らかにする。
  • 西村 寿彦, 石井 望, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告. A・P, アンテナ・伝播 96 (35) 27 -34 1996年05月16日 [査読無し][通常論文]
     
    ミリ波帯では,実用上伝送線路損失が大きな問題である.準光学アンテナ・ミキサは,ミキサに高周波と局部発信周波を伝送線路を通さずに直接入力し,直後に中間周波に変換することによって損失を抑えるデバイスである.本報告では,これを実現するために,コプレーナ導波路給電による2周波マイクロストリップアンテナを提案し,その数値解析を行う.コプレーナ導波路は,その構造の柔軟性から,比較的容易にマイクロストリップアンテナとの整合がとれることがわかる.接地導体板の両側に放射素子を置いたため,そのFB比が大きくとれる.また,ある程度共振周波数を離すことによって,異なる2つの周波数で独立に動作させることが可能であることを示す.
  • 村田 智宏, 西村 寿彦, 石井 望, 伊藤 精彦 電子情報通信学会技術研究報告. EMCJ, 環境電磁工学 95 (134) 29 -34 1995年06月29日 [査読無し][通常論文]
     
    本稿では、超電導体を用いた円形パッチアンテナの共振周波数とQ factorについて解析を行なう。超電導体は、ある程度の周波数までは銅よりもかなり表面インピーダンスが低く、そのためマイクロ波素子への超電導体の応用は諸特性の向上が期待される。超電導体の表面インピーダンスの周波数依存性には、二流体モデルを用いている。また、アンテナの解析にはスペクトル領域法を用い、円形パッチ上の電流基底関数は、円形の場合一般的にはハンケル変換等を用いるのだが、本稿ではフーリエ変換により求め、その定式化を行う。
  • 西村 寿彦, 鈴木 英資, 野嵜 龍介, 塩崎 洋一 日本物理学会講演概要集. 年会 48 (2) 113 -113 1993年03月16日 [査読無し][通常論文]
  • 安藤 一憲, 西村 寿彦, 野嵜 龍介, 塩崎 洋一 秋の分科会講演予稿集 1992 (2) 64 -64 1992年09月14日 [査読無し][通常論文]

特許

受賞

  • 2018年 電子情報通信学会通信ソサイエティ チュートリアル(和文)論文賞
  • 2011年 電子情報通信学会通信ソサイエティ マガジン論文賞
  • 2008年 電気通信普及財団 テレコムシステム技術賞
     
    受賞者: 西村 寿彦
  • 2007年 電子情報通信学会 論文賞
     
    受賞者: 西村 寿彦
  • 2000年 電子情報通信学会 学術奨励賞
     
    受賞者: 西村 寿彦

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 大規模MIMOシステムにおけるルースビームフォーミングの実現
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    研究期間 : 2020年04月 -2023年03月 
    代表者 : 西村 寿彦, 大鐘 武雄
  • 確率伝搬法による大規模・過負荷MIMO信号検出を用いた超多数IoTデバイスの収容
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    研究期間 : 2018年04月 -2021年03月 
    代表者 : 大鐘 武雄, 西村 寿彦, 林 和則, 衣斐 信介, 石橋 功至
     
    1000個程度までの超多数IoTデバイスを同時に収容し,多数のアンテナ,あるいは,サブキャリアを用いて多数信号の同時信号検出を信号数の2乗オーダーで実現することを目的としている. 2018年度は初年度であるため,具体的なIoTデバイス収容手法を新たに想定することとした.その結果,SCMA (sparse code multiple access), IDMA (interleave division multiple access) MIMO-OFDM, サブキャリアIQインデックス変調に着目し,ガウス確率伝搬法による検出を行なった.その結果,どの手法においても過負荷,すなわち,信号数が受信信号数より多くても検出可能であることがわかった. SCMAに関しては,LLRの適応スケーリング,LLRの非均質化の有効性や,サブキャリア間相関による最適利用率の変化など,新たな知見が得られた.また,MIMO-OFDMおよびサブキャリアIQインデックス変調では,信号の離散性とグループスパース性,プリプロセッシングによる近似メッセージ伝搬が十分に適用できることが確認された.特に,検出すべき信号が限られた値のみ取るという性質が近似メッセージ伝搬を始めとする圧縮センシング技術等で有効であることがわかった. これ以外の基礎的分野では,要素技術であるチャネル推定と,チャネル符号として注目されているPolar符号の繰り返し復号への応用も新たに検討が開始されている.
  • 大規模MIMOシステムにおけるアンテナ選択によるビーム制御
    日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    研究期間 : 2017年04月 -2020年03月 
    代表者 : 西村 寿彦, 大鐘 武雄
     
    送信側受信側双方に複数のアンテナ素子を搭載するMultiple-Input Multiple-Output (MIMO)システムを発展させた、大規模MIMOシステムの研究が進められている。一般にこのシステムでは、3次元的なユーザ分離が可能となり、複数ユーザと基地局が同時に通信するマルチユーザMIMOシステムを実現するのに有効で、システムのスループットを飛躍的に上げることができる。但し、アンテナ素子の全てに高性能な信号処理機能を持たせる必要があり、製造コスト上の問題がある。本研究では、圧縮センシング法と呼ばれる新しい信号処理手法などを用いて、マルチユーザアクセスを低コストで実現し、第5世代以降の通信システムに供することを目的とする。 昨年度は、主にFD-MIMOシステムでマルチユーザ分離を実現するためのアンテナ素子選択アルゴリズムの確立を目指した。遺伝的アルゴリズムを用いて、最適なビーム形成を可能とするアンテナ素子を選択する。各アンテナは、その位置の違いによりそれぞれ異なるチャネル応答を持つため、それらのいくつかを選び出して組み合わせることで、素子数と同じだけの送受信機を装備することなく柔軟なビーム形成が可能となることを示した。また、圧縮センシングを実装することを前提に、電波の到来方向推定を例にとって、各種アルゴリズムの比較を行った。 今年度は、昨年度のマルチユーザ分離を実現するためのアンテナ素子選択アルゴリズムの開発を進めつつ、よりユーザ分離能力を高めるため、大規模MIMOのアンテナ素子をサブアレー化して分散配置する方法について検討を進めた。また、圧縮センシングを実装する電波の到来方向推定のための実験環境を整えた。さらに、電波の到来方向推定については、深層学習を導入する方法についても検討を始めた.
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(A)
    研究期間 : 2015年04月 -2018年03月 
    代表者 : 大鐘 武雄, 林 和則, 衣斐 信介, 石橋 功至, 西村 寿彦
     
    複雑な問題を簡単な問題の積に分解し,各小問題を解きながら互いに信頼度情報を交換し,グローバルな解を求める方法がある.信頼度情報交換の際,ループがあると特性が劣化する.しかし,問題の規模が十分大きければ,正しい結果が得られる場合が多い.本課題では,種々の条件下で信頼度情報の動作を調べ,規模が大きいほど信頼性の低い情報による悪影響が軽減されることを確認した.その上で,信頼性の低い情報の影響を軽減する情報加工法を開発したとともに,その加工法が別の最適化理論からも導出できることを明らかにした.
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2012年04月 -2015年03月 
    代表者 : 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 西村 寿彦, ウェバー ジュリアン
     
    無線分散ネットワークは災害時の緊急ネットワークの候補などとして注目されている.しかし,有線ネットワークと異なり,全てのノードが互いに結合されているため干渉が懸念される.ここでは,指向性制御機能を各ノードに付加した際のクロスレイヤー処理を検討した.第2層の指向性制御とその実装について検討するとともに,第3層で迂回経路選択によりスループットを改善できることを明らかにした.
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2011年04月 -2014年03月 
    代表者 : 小川 恭孝, 大鐘 武雄, 西村 寿彦
     
    マルチユーザMIMOシステムの下り回線においては,送信側でチャネル情報を必要とする.時変動環境では,得られたチャネル情報と実際に信号を伝送するときのチャネル特性が異なるため,干渉が発生し,通信容量が低下する.本研究では,送信時刻におけるチャネルを予測することによって特性を改善することを目的とした. チャネル予測法として,ARモデルに基づく線形予測法とラグランジュ外挿法を用いた.屋内における電波伝搬測定結果を用いてチャネル予測法の評価を行った結果,実現の容易なラグランジュ外挿法により,0.1波長以上先のチャネル予測を大きな特性劣化なしに実現できることが明らかになった.
  • 圧縮サンプリング手法を使用したマルチバンドMIMOレーダの検証実験
    総務省:戦略的情報通信研究開発推進制度 (SCOPE)
    研究期間 : 2013年11月 -2014年03月 
    代表者 : 西村 寿彦
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    研究期間 : 2010年 -2012年 
    代表者 : 大島 功三, 村本 充, 小川 恭孝, 柏 達也, 田口 健治, 今井 卓, 大鐘 武雄, 西村 寿彦
     
    本研究では,メタヒューリスティックスを用いて高分解能な多重波伝搬推定を実現することを目的として,遺伝的アルゴリズム(GA),免疫アルゴリズム(IA),粒子群最適化(PSO)に注目して,到来方向推定に適用することを試みた.従来の到来方向推定では,波源は十分遠方にあり,平面波が入射している場合を想定していたが,波源が近傍にあり,入射波が球面波になる場合について従来手法との比較・検討を行い,その有効性を明らかにした.
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    研究期間 : 2010年 -2012年 
    代表者 : 西村 寿彦, 小川 恭孝, 大鐘 武雄
     
    本研究では送受信機双方に複数のアンテナ素子を搭載した多入力-多出力(MIMO)システムによって送受信間の相対位置を推定する方法、すなわち、MIMOレーダの実現法を検討してきた。問題点として、複数端末が存在する場合や、マルチパス波が存在する場合は、受信側に多くの干渉波が入射することとなり、その位置推定は困難となると予測されていた。そこで、広帯域信号を用いて複数の周波数帯の受信信号をグレーティングローブの影響のない低い周波数からより高分解能が得られる高い周波数へ順にあげていき、複数端末の位置推定を行う手法を開発した
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2009年 -2011年 
    代表者 : 大鐘 武雄, 小川 恭孝, 西村 寿彦, ウェバー ジュリアン
     
    指向性制御機能を持つ端末で構成された無線分散ネットワークにおいて,3つの検討を行った.(1)ネットワーク符号化においてチャネル容量の和を最大にするビームを近似的に求める手法を開発し,最もよい特性が得られることを明らかにした.(2)経路探索手法について検討し,指向性制御を考慮することで,同時に通信可能な端末数を増加させ,スループットを改善できることを明らかにした.(3)2ステップリレーにおいて送信ノードの最適ビームを近似的に導出する手法を開発し,最適解と同等の特性が得られることを明らかにした.
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2007年 -2009年 
    代表者 : 小川 恭孝, 大鐘 武雄, 西村 寿彦
     
    将来の高速移動通信においては,広い伝送帯域幅を確保するため,電波が伝わりにくい高い周波数帯を使用することになる.この場合,上り回線においては,電源がバッテリーのため電力の制限が厳しく,信頼性の高い通信を行うことが困難となる.本研究では,異なる複数の端末が互いに協力しあい,1組のアンテナアレーとして動作する仮想アンテナアレーによる送信ビームを形成する検討を行った.必要となる要素技術の提案を行い.4端末が協調することにより,平均ビット誤り率10^<-4>において,協調をしない場合に比べて約6dBの送信電力低減が可能であることが明らかになった.
  • 疑似固有ビーム伝送技術の研究開発
    総務省:戦略的情報通信研究開発推進制度 (SCOPE)
    研究期間 : 2007年 -2008年 
    代表者 : 大鐘武雄
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 若手研究(A)
    研究期間 : 2006年 -2008年 
    代表者 : 西村 寿彦
     
    MIMO-UWB-IR(Multiple-Input Multiple-Output:多入力‐多出力- Ultra-Wide-Band:超広帯域- Impulse Radio)通信システムを用いて移動体の高精度位置検出を行うための基礎研究を行った。MIMO-UWB通信の実験装置の構築、MIMOチャネルの取り扱い(テストベット構築、実伝搬環境での実験、チャネル推定法の検討)、信号到来方向推定アルゴリズムの提案を行った。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 若手研究(B)
    研究期間 : 2004年 -2005年 
    代表者 : 西村 寿彦
     
    1.昨年度は、市販のオムニアンテナによりトライポールアンテナを構成したが、指向性や物理的大きさに制限があり、本研究の目的を遂行するには十分でない部分があった。そこで、本年度は、小型のオムニアンテナを製作し、理想的なトライポールアンテナを試作した。さらに、比較のため、トライポールアンテナと同じ素子で構成した3素子リニアアレーアンテナ、3素子円アレーアンテナも試作した。 2.前述の3種類のアレーアンテナによるMIMOチャネル通信がどのような環境で有効に働くかに重点を置き、周囲の散乱状況の異なる環境で複数の測定を行って伝搬データを取得した。取得したデータを用いて、フェージング相関、平均ビット誤り率特性、チャネルによって生成される行列の固有値分布、および、通信容量について計算機による数値解析を行い、その結果を比較した。その結果、トライポールアンテナは低いフェージング相関を与えること、ビット誤り率等では同等の特性を示すことがわかった。実験環境のような見通し内環境では、フェージング相関よりも受信電力の絶対値がその特性に大きく作用するためと結論付けられる。反射による偏波回転の多い環境が存在すればトライポールアンテナの使用が効果的であると予想される。 3.MIMOチャネル通信を実現する有効な方式として注目されているE-SDM(Eigenbeam-Space Division Multiplexing)方式を実装したテストベットを構築した。さらに、本テストベットを使用してフェージングシミュレータを用いた3×2MIMOチャネル実験を行い、提案アルゴリズムのリアルタイム動作を検証した。また、前年度に、送信リソース制御による計算負荷を軽減する方法を提案したが、今年度は素子数(ストリーム数)の制限のない方式を提案し、更なる計算負荷の軽減に成功した。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(B)
    研究期間 : 2003年 -2005年 
    代表者 : 小川 恭孝, 大鐘 武雄, 西村 寿彦
     
    1.実験系によるチャネル推定法の検証と誤り率特性の評価:DSPボードを用いたOFDM復調系を作成し,本研究グループで提案している,最小自乗法に基づく時間応答のFFTによるチャネル推定法を2×2MIMO環境について検証した.トレー一ニング系列を用いて形成される行列の条件数(最大固有値/最小固有値)を小さくする系列を用いるとチャネル推定精度が向上し,平均ビット誤り率が低下することを確認した.更にこれを発展させ,順序付け逐次復号受信方式および誤り訂正を用いた受信方式の実験的検証を行った. 2.MIMO-OFDMにおけるチャネルと周波数オフセット推定:40FDMシンボルの短いプリアンブル区間でチャネルと周波数オフセットの推定を行う方式についてシミュレーションを行い,良好な特性が得られるごとを確認した. 3.E-SDMにおけるチャネル情報のフィードバック量削減:周波数分割復信(FDD)において固有ビーム空間分割多重(E-SDM)を実現するためには,チャネル情報を受信側から送信側にフィードバックする必要がある.時間領域で最小自乗法を用いて得られたインパルス応答(時間領域チャネル情報)をフィードバックすることにより,その量を著しく削減可能であることを明らかにした. 4.MIMO伝搬特性の評価:送受信間に見通しがある場合・ない場合のそれぞれについて伝搬実験を行い,フェージングの空間相関やアンテナ間の相互結合が平均ビット誤り率に与える影響を評価した.その結果,一般に見通しがある伝搬路は見通しがない伝搬路に比べ,特性は良好になるが,送受信アンテナの配列の影響を大きく受ける傾向があることを明らかにした.
  • 固有ビーム分割多重方式の実現に関する研究
    総務省:戦略的情報通信研究開発推進制度 (SCOPE)
    研究期間 : 2003年 -2004年 
    代表者 : 小川恭孝
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 基盤研究(C)
    研究期間 : 2001年 -2003年 
    代表者 : 大鐘 武雄, 山本 学, 西村 寿彦, 小川 恭孝
     
    近年,容量増加を目指して,MIMO(Multiple-input Multiple-output)チャネルの検討が盛んに行われている.中でも,複数の送信アンテナから独立な(あるいは符号化された)ストリームを送信し信号を多重化する手法を空間分割多重:SDM(Space Division Multiplexing)方式と呼ぶ. これまでのSDM方式の検討の多くは,送信側でMIMOチャネル情報が未知であることを前提とし,各送信アンテナに均一に情報と送信電力を割り当てていた.しかし,送信側でMIMOチャネル情報が既知の場合には,MIMOチャネルの各チャネル応答を要素とする行列を特異値分解することにより得られる固有ベクトルを用いて指向性制御を行い,空間的な直交チャネル(固有チャネル)を形成することができる. この空間的な直交チャネルを用いた多重化手法(E-SDM:Eigenspace SDM)では,各直交チャネルの品質に応じて,送信ビット数,送信電力を割り当てなければらない.その手法として,本研究でこれまでOFDM方式に適用してきた誤り率最小基準を導入した.その結果,従来のチャネル容量の検討結果と同様に,誤り率特性からもE-SDM方式はSDM方式よりも優れた特性を持ち,特に,受信素子数が小さい場合に大きな改善が得られることがわかった.また,仲上-ライスフェージングのように見通しのある環境においても,E-SDM方式が優れていることがわかった. しかし,送信側で必要なチャネル情報は,受信信号によるチャネル推定か,フィードバックが必要となる.このときのタイムラグが動的フェージングの場合に問題となり,また,チャネル推定誤差も影響を与えることになる.これらを評価した結果,フェージング変動に対しては一次外挿により特性劣化を抑えることができた.また,チャネル推定誤差の影響も,他の手法と同程度であり,E-SDM方式の優位が変わらないことが明らかとなった.
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 若手研究(B)
    研究期間 : 2001年 -2002年 
    代表者 : 西村 寿彦
     
    第4世代の移動通信に必要不可欠な大容量高速通信を実現するために、送信側・受信側にそれぞれ複数のアンテナが存在する(Multiple-Input Multiple-Output : MIMO)環境での検討が進められている。本研究では、このように複雑な伝搬環境をシミュレーションし、その環境下で最も効率良く通信を行うための信号処理法式を開発することが目的であった。 本年度の研究では、MIMO環境に適した多重接続方式として、固有ビーム空間分割多重接続(Eigenbeam-Space Division Multiplexing : E-SDM)方式の提案を行った。この方式は、MIMO環境のチャネル情報をもとに送受信間で複数の固有ビームを形成し,それらに複数のストリームを対応させて通信を行うものである。固有ビームは直交しているため受信側で最大比合成を行うだけで干渉なく送信ストリームを取り出すことができる。ただし、その場合、送信側でMIMOチャネル情報を正確に知る必要があるが、実際のシステムではそれを完全に行うことが難しいため、チャネル情報の誤差の影響について考察し、また、一次外捜によってチャネル情報を推定した場合の特性についても調査した。 E-SDMでは、各ストリームの品質に応じて送信信号の電力と送信ビット数を調節して通信容量を最適化する。この手法は単純に各送信アンテナから異なるストリームを送信するSDM方式にも適用できるため、受信側でBLASTを用いる重みつきBLAST (w-BLAST)の特性と比較した。最後に、第4世代移動通信で用いられると予測されているパケット通信を、想定し、E-SDMとw-BLASTのスループット特性をシミュレーションし、特性を評価した。
  • 日本学術振興会:科学研究費助成事業 萌芽的研究
    研究期間 : 1996年 -1998年 
    代表者 : 小川 恭孝, 西村 寿彦, 大鐘 武雄
     
    本研究は、種々の通信システムの最適化問題に人工生命の概念を導入することを目的としたものである。本研究においては、主に遺伝的アルゴリズムを用いた、移動通信の固定チャネル割り当て、ATM網のルーテイング、および、フェーズドアレーアンテナの低サイドローブ化について検討を行った。さらに、移動通信の最適受信法についても研究した。以下にその実施結果を述べる。 1. セルラー方式を用いた移動通信の固定チャネル割り当ては組み合わせ論的問題になるため、一般に膨大な演算が必要とされる。本研究では、まず、遺伝的アルゴリズムを適用することにより、チャネル割り当てを実現する方法の定式化を行った。ここで、遺伝的アルゴリズムの交鎖においてチャネル間干渉が生じない染色体構造を提案するなど、チャネル割り当てへの遺伝的アルゴリズムの適用にいくつかの新知見を得た。 2. ATM網のリンクコストを最小化する最適アルゴリズムも組み合わせ論的問題となる。このようなルーティングを遺伝的アルゴリズムにより実現する方法の定式化を行い、シミュレーションにより本アルゴリズムの評価を行った。 3. フェーズドアレーアンテナのサイドローブレベルを低減する励振位相を求めることは非線形最適化問題となる。各移相器の励振位相を連結したものを染色体とみなし、交鎖、突然変異、選択の遺伝的アルゴリズムの操作を適用した。これにより、短い演算時間でフェーズドアレーアンテナの低サイドローブ化が実現できることが分かった。 4. 多重伝搬波および干渉波が存在する環境下における移動通信の受信を最適化するアダプティブシステムを検討し、その特性の評価を行った。

教育活動情報

主要な担当授業

  • 適応コミュニケーション特論
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 情報科学研究科
    キーワード : 携帯電話,適応処理, LTE, 5G,等化
  • 適応コミュニケーション特論
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 修士課程
    開講学部 : 情報科学院
    キーワード : 携帯電話,適応処理, LTE, 5G,等化
  • 適応コミュニケーション特論
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 博士後期課程
    開講学部 : 情報科学研究科
    キーワード : 携帯電話,適応処理, LTE, 5G,等化
  • 適応コミュニケーション特論
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 博士後期課程
    開講学部 : 情報科学院
    キーワード : 携帯電話,適応処理, LTE, 5G,等化
  • 一般教育演習(フレッシュマンセミナー)
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 全学教育
    キーワード : 携帯電話,スマートフォン,5G,Wi-Fi,IoT, ワイヤレス給電,電波防護
  • 信号処理
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : 離散時間信号、フーリエ変換、離散時間フーリエ変換、z変換、離散時間システム
  • 通信システム
    開講年度 : 2021年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : 通信,変調,フーリエ変換,雑音,標本化,誤り率

大学運営

委員歴

  • 2022年06月 - 現在   電子情報通信学会 通信ソサイエティ 研専運営会議   技報幹事
  • 2021年06月 - 現在   電子情報通信学会 通信ソサイエティ   副編集長
  • 2019年05月 - 2022年05月   電子情報通信学会   無線通信システム研究専門委員会副委員長
  • 2020年05月 - 2021年04月   電子情報通信学会   英文論文誌B編集副委員長


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