IQ結合ファクターグラフを導入した疎符号多元接続とその応用

本研究では，次世代無線通信の多元接続方式として注目を集めている疎符号多元接続（SCMA: sparse code multiple access）について，低遅延・低計算量での復号を可能とする検波方式およびコードブック設計法を確立することを目的としている．2年目となる2022年度は，初年度に行った低遅延・低計算量の検波方式を活かすためのコードブックの開発を行った．初年度に検討したIQ結合ファクターグラフを導入した検波方式は，受信信号の実部（I成分）と虚部（Q 成分）において，他のユーザの信号同士の干渉を緩和できるよう重畳するユーザにI 成分のみをもつ信号，あるいはQ成分のみをもつ信号を割り当て，I 成分，Q 成分をそれぞれ異なるノードとして扱い，重畳されているユーザ数を見かけ上減らすことで計算量を削減していた．これに対し，2022年度は，さらに，IQ平面上にI軸Q軸をπ/4回転させて追加の直交軸を付加し，それぞれの軸の成分のみをもつ信号点を用いるコードブックを設計することで，結合ファクターグラフを拡張できるようになる．このコードブックを用いると計算量の削減に使えるだけでなく，同時に送信できるユーザ数を増やす目的にも使える．通常用いられるSCMAコードブックでは，4サブキャリアを使って6ユーザ分のシンボル（すなわちサブキャリア数の1.5倍のシンボル）を送信するのが一般的であるが，本方式を用いるとサブキャリア数の2倍のシンボルを送信することも可能になる．シミュレーション結果より，計算量削減を目指す場合には，誤り率特性をほとんど劣化させないこと，また，従来のコードブックでは達成できなかった同時送信ユーザ数にした場合でも計算量を極端に増やすことなく検波可能であることを明らかにした．

本研究では，次世代無線通信の多元接続方式として注目を集めている疎符号多元接続（SCMA: sparse code multiple access）について，低遅延・低計算量での復号を可能とする検波方式およびコードブック設計法を確立することを目的としている．2年目となる2022年度は，初年度に行った低遅延・低計算量の検波方式を活かすためのコードブックの開発を行った．初年度に検討したIQ結合ファクターグラフを導入した検波方式は，受信信号の実部（I成分）と虚部（Q 成分）において，他のユーザの信号同士の干渉を緩和できるよう重畳するユーザにI 成分のみをもつ信号，あるいはQ成分のみをもつ信号を割り当て，I 成分，Q 成分をそれぞれ異なるノードとして扱い，重畳されているユーザ数を見かけ上減らすことで計算量を削減していた．これに対し，2022年度は，さらに，IQ平面上にI軸Q軸をπ/4回転させて追加の直交軸を付加し，それぞれの軸の成分のみをもつ信号点を用いるコードブックを設計することで，結合ファクターグラフを拡張できるようになる．このコードブックを用いると計算量の削減に使えるだけでなく，同時に送信できるユーザ数を増やす目的にも使える．通常用いられるSCMAコードブックでは，4サブキャリアを使って6ユーザ分のシンボル（すなわちサブキャリア数の1.5倍のシンボル）を送信するのが一般的であるが，本方式を用いるとサブキャリア数の2倍のシンボルを送信することも可能になる．シミュレーション結果より，計算量削減を目指す場合には，誤り率特性をほとんど劣化させないこと，また，従来のコードブックでは達成できなかった同時送信ユーザ数にした場合でも計算量を極端に増やすことなく検波可能であることを明らかにした．