先端技術研究所

モバイル通信分野の著名な国際会議VTC2022-Fallにて採録論文がBest Paper Awardを受賞

2022年10月7日
株式会社KDDI総合研究所

KDDI総合研究所が執筆した、お客さま一人一人が、必要とする通信サービスをさまざまな環境で安定して享受できるユーザーセントリックネットワークに関する論文（以下「本論文」）が、モバイル通信分野の著名な国際会議VTC2022-Fall（注1）のBest Paper Awardを受賞（注2）しました。本論文では、「Cell-Free massive MIMO技術」（注3）を用い、ユーザーごとに定義され分散配置された基地局の無線信号処理機能（CPU）を連携させ干渉抑制効果を高めつつ、連携の際の無線信号処理の計算量を削減する「CPU間連携技術」（注4）を提案しました。

【研究概要】
KDDI総合研究所は、お客さま一人一人が、必要とする通信サービスをさまざまな環境で安定して享受できる「ユーザーセントリックネットワーク」の実現に向け、Cell-Free massive MIMO技術における基地局機能をユーザーごとに定義し制御する技術の研究開発を進めています。Cell-Free massive MIMO技術では、同じ無線信号処理機能に接続する基地局（以下「AP」）を連携させることで干渉抑制が可能です。しかし、auサービスエリアのような大規模な通信環境では、無線信号処理機能を分散して配置する必要があります。分散配置された無線信号処理機能に接続するAP間では連携ができずに干渉が発生し、高い無線品質を維持できず通信速度が低下する問題がありました。

この解決策として、APと端末間の伝搬状態を推定して干渉抑制を行うCoordinated Beamforming技術（注5）をCell-Free massive MIMO技術に適用することが考えられます。しかし、Coordinated Beamforming技術の適用には、無線信号処理の計算量の増加という課題があります。本論文では、ユーザー端末の移動などにより変化するAPと端末の電波強度を用いて、強度の強い、すなわち干渉抑制効果の大きいAPのみを無線信号処理の計算対象とすることで計算量を削減する手法を提案しました。本手法の有効性を、計算式で理論的に示すとともに、サーバーと端末でIPレベルのエンド・ツー・エンド通信を行う実証実験で示したことが評価されました。
提案手法においては、計算量の削減により必要なサーバー台数も削減できるため、Beyond 5G/6GにCell-Free massive MIMO技術を導入した際に、基地局の消費電力低減への貢献が期待されます。

【原著論文情報】
Akio Ikami, Yu Tsukamoto, Naoki Aihara, Takahide Murakami, Hiroyuki Shinbo, “Interference suppression for distributed CPU deployments in Cell-Free massive MIMO”, the 2022 IEEE 96th Vehicular Technology Conference (VTC2022-Fall).

KDDIとKDDI総合研究所は、2030年を見据えた次世代社会構想「KDDI Accelerate 5.0」を策定し、その具体化に向け、イノベーションを生むためのエコシステムの醸成に必要と考えられる「将来像」と「テクノロジー」の両面についてBeyond 5G/6Gホワイトペーパーにまとめました。両社は新たなライフスタイルの実現を目指し、7つのテクノロジーと、それらが密接に連携するオーケストレーション技術の研究開発を推進します。
今回の成果は7つのテクノロジーの中の「ネットワーク」に該当します。

（注1）国際学術会議IEEE VTC（Vehicular Technology Conference）は、IEEE VTS（Vehicular Technology Society）におけるフラグシップと位置づけられる国際学術会議。1950年に米国で開催されて以降、今回で66回の開催を数え、車両や無線通信の分野で世界中から高い注目を集めている。
（注2）約400編の採録論文のうち上位3編が受賞
（注3）複数の基地局アンテナを連携させ個々のお客さまに対する無線信号の品質を最適化する基地局構成技術
（注4）Beyond 5G/6G時代に向けた通信速度を維持し続けるCPU間連携技術の実証実験に成功（2022年5月23日報道発表）
（注5）セル間で協調したBeamformingを行うことでセル間干渉を抑制する技術
M. K. Karakayali, G. J. Foschini and R. A. Valenzuela, "Network coordination for spectrally efficient communications in cellular systems," in IEEE Wireless Communications, vol. 13, no. 4, pp. 56-61, Aug. 2006.

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