Finite Data-Rate Control with Timing Information
Finite Data-Rate Control with Timing Information
复制标题
带定时信息的有限数据速率控制
DOI：
10.11509/isciesci.63.11_461
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
岡野 訓尚
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Jurecka Stanislav;Pincik Emil;Imamura Kentaro;Matsumoto Taketoshi;Kobayashi Hikaru;岡野 訓尚
データレート (ビットレートともよばれる) は単位時間あたりの通信ビット数を指し, 通信の媒体, 周波数帯, 変調方式などによって有限の値に制限される. ほとんどすべての実数は有限ビットで表現することはできないので, 連続値信号をデジタル通信路を介して通信する際には有限の離散値に量子化する必要がある. データレートが大きければ量子化の前後で生じる信号の誤差は無視できるほど小さいが, そのような通信路は高コストであるため, 小さなデータレートで制御することが求められる. 量子化誤差を考慮した制御系の解析は, コンピュータを用いた制御が注目され始めた 20 世紀後半から研究されており, たとえば量子化誤差を有界な白色雑音としてモデル化する検討が行われている. その後, 信号の符号化を陽に考慮した問題設定が提案され [1, 2], データレートが小さい信号を用いて不安定なシステムを制御する場合, 量子化誤差は白色雑音とは異なる形で影響することが明らかになった. この先駆的な研究の後, フィードバック系の安定化に必要十分なデータレートの限界が示されるなど [3, 4], 通信制約が制御系に及ぼす影響についてさまざまな成果が得られている. 情報通信技術の発展と高速な通信網の整備によって, 現代ではデータレート制約は緩和されつつある. 一方で, 通信機能を備えるセンサやアクチュエータが普及したため通信路を利用する機器数は急速に増加しており, 一台あたりが利用可能な通信資源は有限である. また, 通信速度を低く抑える代わりに長期間のバッテリー稼働を実現する通信サービスが IoT 関連機器の需要を見越して提案されている [5]. これらの背景のもと, データレート制約を考慮した制御について, 現在も活発に研究が行われている. 詳細はサーベイ論文 (たとえば,[6–8]) や解説記事 [9] を参照されたい.データレート制約に関する研究は, 一定周期の離散時間システムを考え, 1 回の通信量をできるだけ減らすことが目的であった. 一方, 通信回数を減らす, あるいは通信間隔を延ばすことを目指してイベントトリガ制御が提案されている. これは, センサにおいてあらかじめ指