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| 講演名 | 2021-11-11 10:55 学習可能なガウス信念伝搬法によるマルチユーザ検出のための受信ビームフォーミングに関する一検討 ○土井隆暢・式田 潤・村岡一志・石井直人（NEC）・白瀬大地・高橋拓海（阪大）・衣斐信介（同志社大）  RCS2021-159 |
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| 抄録 | （和） | RU (Radio Unit) とDU (Distributed Unit) で構成される基地局を用いた大規模MIMO (Multi-Input Multi-Output) 通信において，低演算量かつ高精度なマルチユーザ検出方式であるガウス信念伝搬法 (GaBP: Gaussian Belief Propagation) のための2つのデジタル受信ビームフォーミング (BF: Beamforming) を提案する．このような基地局構成では，基地局コストの削減のためにRUとDU間のフロントホール (FH) 帯域を削減することが重要であり，そのためにRUでは受信BFにより受信信号の次元数を削減する．そこで本稿では，後段のGaBPによる信号検出に適した受信BFの設計要件を明らかにし，GaBPに適した受信BFとして特異値分解を用いた受信BFと，QR分解とDFT (Discrete Fourier Transformation) 行列を組み合わせた受信BFを提案する．両提案方式は受信BF後の等価通信路行列のヌル空間を利用することで，所望受信電力の損失なく受信信号の次元数を削減できる．さらに，提案方式による受信BFは受信信号間相関を抑制することで，GaBPのフェージング空間相関に対する耐性を向上できる．計算機シミュレーションにより，両方式は，FHで伝送される受信信号の次元数を削減しながらも，検出特性を大きく向上でき，マルチユーザ検出に必要な演算量を削減できることを示す． |
| （英） | We propose two digital receive beamforming (BF) methods for low-complexity and high-accuracy uplink signal detection via Gaussian belief propagation (GaBP) at a base station (BS) comprising radio unit (RU) and distributed unit (DU) for massive multi-input multi-output. In such scenarios, it is vital to reduce the cost of the BSs by reducing the bandwidth of fronthaul (FH) links between RU and DU, and the dimensionality reduction of the received signal using receive BF at RU is a well-known strategy to reduce the amount of data transported via the FH links. We clarify appropriate criteria to design a BF weight considering the subsequent GaBP signal detection, and propose two BF methods: singular-value-decomposition-based BF and QR-decomposition-based BF with the aid of discrete-Fourier-transformation-based spreading. Both methods enable to reduce the dimension of the received signal without compromising the desired signal power by taking advantage of a null space of the channels. The BF reduces correlations between the beamformed received signals, which improves the robustness of GaBP against spatial fading correlation. Simulation results show that the proposed methods improve detection performance while reducing computation. | |
| キーワード | （和） | 大規模MIMO / 受信ビームフォーミング / 信念伝搬法 / 深層展開 / / / / |
| （英） | Massive MIMO / Receive Beamforming / Belief Propagation / Deep Unfolding / / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 121, no. 234, RCS2021-159, pp. 86-91, 2021年11月. | |
| 資料番号 | RCS2021-159 | |
| 発行日 | 2021-11-03 (RCS) | |
| ISSN | Online edition: ISSN 2432-6380 | |
| 著作権に ついて |
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します．(許諾番号：10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034) | |
| PDFダウンロード | RCS2021-159 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | AP RCS |
| 開催期間 | 2021-11-10 - 2021-11-12 |
| 開催地（和） | NBC別館（長崎） |
| 開催地（英） | NBC-Bekkan (Nagasaki) |
| テーマ（和） | アダプティブアンテナ，等化，干渉キャンセラ，MIMO，無線通信，一般 |
| テーマ（英） | Adaptive Antenna, Equalization, Interference Canceler, MIMO, Wireless Communications, etc. |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | RCS |
| 会議コード | 2021-11-AP-RCS |
| 本文の言語 | 日本語 |
| タイトル（和） | 学習可能なガウス信念伝搬法によるマルチユーザ検出のための受信ビームフォーミングに関する一検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | A Study on Receive Beamforming for Multi-User Detection with Trainable Gaussian Belief Propagation |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | 大規模MIMO / Massive MIMO |
| キーワード(2)（和/英） | 受信ビームフォーミング / Receive Beamforming |
| キーワード(3)（和/英） | 信念伝搬法 / Belief Propagation |
| キーワード(4)（和/英） | 深層展開 / Deep Unfolding |
| キーワード(5)（和/英） | / |
| キーワード(6)（和/英） | / |
| キーワード(7)（和/英） | / |
| キーワード(8)（和/英） | / |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） | 土井 隆暢 / Takanobu Doi / ドイ タカノブ |
| 第1著者 所属（和/英） | 日本電気株式会社 (略称： NEC) NEC Corporation (略称： NEC) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 式田 潤 / Jun Shikida / シキダ ジュン |
| 第2著者 所属（和/英） | 日本電気株式会社 (略称： NEC) NEC Corporation (略称： NEC) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | 村岡 一志 / Kazushi Muraoka / ムラオカ カズシ |
| 第3著者 所属（和/英） | 日本電気株式会社 (略称： NEC) NEC Corporation (略称： NEC) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | 石井 直人 / Naoto Ishii / イシイ ナオト |
| 第4著者 所属（和/英） | 日本電気株式会社 (略称： NEC) NEC Corporation (略称： NEC) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） | 白瀬 大地 / Daichi Shirase / シラセ ダイチ |
| 第5著者 所属（和/英） | 大阪大学 (略称： 阪大) Osaka University (略称： Osaka Univ.) |
| 第6著者 氏名（和/英/ヨミ） | 高橋 拓海 / Takumi Takahashi / タカハシ タクミ |
| 第6著者 所属（和/英） | 大阪大学 (略称： 阪大) Osaka University (略称： Osaka Univ.) |
| 第7著者 氏名（和/英/ヨミ） | 衣斐 信介 / Shinsuke Ibi / イビ シンスケ |
| 第7著者 所属（和/英） | 同志社大学 (略称： 同志社大) Doshisha University (略称： Doshisha Univ.) |
| 第8著者 氏名（和/英/ヨミ） | / / |
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| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2021-11-11 10:55:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | RCS |
| 資料番号 | RCS2021-159 |
| 巻番号（vol） | vol.121 |
| 号番号（no） | no.234 |
| ページ範囲 | pp.86-91 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2021-11-03 (RCS) |
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