Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

RFID / 位相計測 / 外れ値除去 / 統計処理 / 機械学習 / 位相 / 読取りゾーン / 独立成分分析 / 信号処理 / クラスター分析 / 人工知能 / 情報通信工学 / 移動体通信

UHF帯RFIDシステムにおいて、RFタグからの返信電波の搬送波位相情報を用いて、RFタグの位置を推定することにより、想定する読取り内外を弁別する方法について研究開発した。単一の搬送波位相を用いると、30ｃｍ程度の波長ごとに位相が繰り返す問題が生じるが、複数の搬送波を用い、外れ値除去を行いながら位相計測する微分位相方式を用いることで、この問題を解決できることを示し、実験で確認した。また商用リーダでは位相計測が必ずしも正確に行えないが、受信電波フレームの統計解析によって簡単・高速に位相角度が掲載できることも明らかにした。

UHF帯RFIDでは、リーダライタから5ｍ程度離れた位置にあるRFタグの識別子やセンサ情報などを非接触かつ、電池不要で読み取ることができる。ところが実用環境では電波の反射によって定在波が発生し、想定した読取り外のRFタグが読めることがある。従来は、電波出力やアンテナ方向の調整、電波遮蔽物の設置などで、試行錯誤により、こうした想定外RFタグの読取りを抑圧していた。本研究は、十分に強い電波で読取り範囲外のＲＦタグも含めて読み取った後に、ＲＦタグからの無線信号の特徴を用いて、情報処理で読取り範囲外のＲＦタグを除外する。これにより、従来必要であった事前調整や物理的遮蔽などを不要とする。

信号処理 / 移動体通信 / 機械学習 / 情報通信工学 / 時変計量適応射影劣勾配法 / 射影勾配作用素 / 複数領域適応学習 / 無線通信 / 低ランク適応フィルタ

不動点理論に基づいて、以下の成果を得た。(1)低ランク適応アルゴリズムを導出し、その収束解析を与えるとともに、少ない計算量で収束速度を大幅に向上できることを示した。(2)「時間変化する計量」という新しい概念を提案し、数多くの適応アルゴリズムの収束性を統一的に解析するための一般的枠組みを構築した。(3)「Feasibility Splitting」という既存の概念を適応信号処理に新たに導入することで、複数の領域で表現された情報を効率的に利用できる適応学習アルゴリズムを導出し、その収束解析を与え、SIMO/MIMO無線通信システムにおける有効性を実証した。

移動体通信 / フェージング / 同一チャネル干渉 / 干渉キャンセラ / 試作 / PLD / 室内実験 / トレリス符号化変調 / マイクロセル / 信号処理

本研究では,トレリス符号化同一チャネル干渉波キャンセラ(TCC)のハードウェア化に関する検討を行った.TCCは,最尤系列推定に基づく非線形干渉キャンセラの1つであり,もっとも優れた特性を示す干渉キャンセラの1つであるが,最尤系列推定を行うViterbiアルゴリズムにおいて考慮すべき状態の数が多くハードウェア化が困難とされてきた.本研究では,このTCCのハードウェアによる実現を目指し,試作を含めたハードウェア構成,アルゴリズムの検討を行った.
まず,もっとも簡単な構成である4状態TCCを取り上げ,各演算回路を時分割利用することにより回路規模を1/4程度にまで縮小することが可能であることを示した.さらにこの4状態TCCをAltera社のPLD EPF10K130V1個を用いて試作し,その動作を確認した.今年4月には室内実験系によりBER特性の取得が行われる予定である.次にViterbiアルゴリズムの状態数を16状態に拡大したものについて検討を行った.ここでは,許容回路規模において設計パラメータを最適化すると共に演算の簡略化法についての検討を行った.この手法は回路規模削減効果が大きく,さらに状態数が増えたときにはより有効となる.この16状態TOCについても試作を行っており,現在,基板を製作中である.
これらは,初めてのPLDによるTCCの試作として大きな意義を持つものの,従来研究を行ってきたTCCとは仕様の面で大きな隔りがある.TCCのハードウェア化の困難さは,その状態数の多さに伴う演算処理量の多さであった.したがって,これを解決するためには状態数を削減することが効果的である.この状態数削減アルゴリズムとして,これまでMアルゴリズムが研究されてきたが,Mアルゴリズムはsorting処理に伴う回路規模,処理遅延が大きく実際のハードウェア化の際には問題となる.今回,従来とは異なる状態数削減アルゴリズムLOVAを取り上げ,比較を行った.その結果,Mアルゴリズムと同程度の状態数削減を行った場合,LOVAでは回路規模,処理遅延を大幅に減らせることを確認した.また,上記の256状態TCCに適用した場合,状態数16,生き残りパス数4とすれば,特性の劣化はほとんどないことが確認できた.このとき,回路規模は1/4となる.

【研究分担者】
村田英一	京都大学	工学研究科	助手	(Kakenデータベース)
鈴木博	東京工業大学	理工学国際交流センター	教授	(Kakenデータベース)