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| 講演抄録／キーワード | ||
| 講演名 | 2025-08-01 10:10 大規模SIMOのための1-Bit ADCsの出力に基づく最適な量子化閾値の検討 ○高木梨名・梅林健太（東京農工大）・アンティ トリ・ビクシャパシ ゴウダ・ヤンネ レホトマキ（オウル大）  RCS2025-92 |
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| 抄録 | （和） | 本報告では，多値変調（特に16QAM）を用いるSIMO システムにおける1 ビットADC の最適な量子化閾値の数値計算に基づく設計を提案する．6G においてますます高データレート・エネルギー効率が求められている中，Massive MIMO は高データレートを達成する一つのアプローチである．一方で，受信機側では高サンプリングレートのADC を多数用いることから，莫大な消費電力が課題となる．低分解能ADC である1-bit ADC は，消費電力を大幅に低減することが出来る．しかしながら，多値変調方式の通信では低分解能による通信品質の劣化が課題となる．これまで筆者らは，1 ビットADC のSIMO 通信を想定し，ADC の閾値を適切に調整することで検出性能を改善できることを示した．本論文では，1 ビットADC の最適閾値を数値計算により導出するためのADC 出力に関する統計量を用いることを提案する．本来の最適化目標であるシンボル誤り率（SER）の最小化から最適閾値を数値計算により求めることは困難である．また，16QAM 信号の検出能力は，各シンボルに対するADC 出力の統計量に依存することから1-bit ADC 出力の統計特性に基づく指標を設計した．提案手法はモンテカルロ法に比べて格段に少ない計算量で済むことを示し、SER 評価により最適化された閾値の有効性を実証した． |
| （英） | This paper proposes a design of quantization threshold for 1-bit ADCs in Single Input Multiple Output (SIMO) systems employing high-order modulation, specifically 16QAM. As 6G demands increasingly data rates and improved energy efficiency, Massive MIMO is a promising approach to achieve high data rate. However, its extensive RF components including high sampling rate ADCs incur significant power consumption. Although low-resolution ADCs―particularly 1-bit ADCs achieve very low power consumption, they impose severe quantization constraints that degrade detection performance, especially for high order modulation. In our previous work, we have shown that adjusting the quantization threshold of 1-bit ADCs in SIMO systems can substantially improve the performance. In this study, we propose a method to numerically derive the optimal thresholds based on the statistical characteristics of the 1-bit ADC outputs. Obtaining the optimal threshold by directly minimizing the symbol error rate (SER), the original optimization objective, via numerical methods is intractable. Therefore, we formulate a method derived from the distribution of 1-bit ADC outputs associated with each symbol in 16QAM constellation. The proposed method achieves comparable accuracy to Monte Carlo based optimization, while requiring significantly lower computational cost. Numerical simulations reveal that the numerically optimized thresholds effectively improve the performance, demonstrating the validity of the proposed approach. |
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| キーワード | （和） | SIMO / MIMO / 閾値 / 多値変調 / 1-bit ADC / / / |
| （英） | SIMO / MIMO / Quantization / high-order modulation / 1-bit ADC / / / | |
| 文献情報 | 信学技報, vol. 125, no. 133, RCS2025-92, pp. 86-91, 2025年7月. | |
| 資料番号 | RCS2025-92 | |
| 発行日 | 2025-07-23 (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 | RCS2025-92 |
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| 研究会情報 | |
| 研究会 | SR RCS RCC SeMI NS RISING HCL |
| 開催期間 | 2025-07-30 - 2025-08-01 |
| 開催地（和） | マリオス（盛岡地域交流センター） |
| 開催地（英） | MALIOS |
| テーマ（和） | IoT、無線分散ネットワーク、センサネットワーク、 制御通信、ネットワーク制御、一般 |
| テーマ（英） | |
| 講演論文情報の詳細 | |
| 申込み研究会 | RCS |
| 会議コード | 2025-07-SR-RCS-RCC-SeMI-NS-RISING-HCL |
| 本文の言語 | 英語（日本語タイトルあり） |
| タイトル（和） | 大規模SIMOのための1-Bit ADCsの出力に基づく最適な量子化閾値の検討 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | A study on Quantization Threshold Optimization for Massive SIMO systems based on 1-Bit ADC Outputs |
| サブタイトル（英） | |
| キーワード(1)（和/英） | SIMO / SIMO |
| キーワード(2)（和/英） | MIMO / MIMO |
| キーワード(3)（和/英） | 閾値 / Quantization |
| キーワード(4)（和/英） | 多値変調 / high-order modulation |
| キーワード(5)（和/英） | 1-bit ADC / 1-bit ADC |
| 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） | 高木 梨名 / Rina Takagi / タカギ リナ |
| 第1著者 所属（和/英） | 東京農工大学 (略称： 東京農工大) Tokyo University of Agriculture and Technology (略称： TUAT) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） | 梅林 健太 / Kenta Umebayashi / ウメバヤシ ケンタ |
| 第2著者 所属（和/英） | 東京農工大学 (略称： 東京農工大) Tokyo University of Agriculture and Technology (略称： TUAT) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） | アンティ トリ / Antti Tolli / |
| 第3著者 所属（和/英） | オウル大学 (略称： オウル大) University of Oulu (略称： UoO) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） | ビクシャパシ ゴウダ / Bikshapathi Gouda / |
| 第4著者 所属（和/英） | オウル大学 (略称： オウル大) University of Oulu (略称： UoO) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） | ヤンネ レホトマキ / Janne Lehtomaki / |
| 第5著者 所属（和/英） | オウル大学 (略称： オウル大) University of Oulu (略称： UoO) |
| 講演者 | 第1著者 |
| 発表日時 | 2025-08-01 10:10:00 |
| 発表時間 | 25分 |
| 申込先研究会 | RCS |
| 資料番号 | RCS2025-92 |
| 巻番号（vol） | vol.125 |
| 号番号（no） | no.133 |
| ページ範囲 | pp.86-91 |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2025-07-23 (RCS) |
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