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竹内 啓悟(たけうち けいご)

所属 電気・電子情報工学系
兼務
職名 准教授
専門分野 次世代無線通信方式 / マルチアンテナ伝送 / 時空間信号処理
学位 博士(情報学) (京都大学)
所属学会 IEEE / 電子情報通信学会 / 日本物理学会
E-mail takeuchi@ee
※アドレスの末尾に「.tut.ac.jp」を補完してください
研究室web http://comm.ee.tut.ac.jp/csp/
研究者情報リンク 研究者情報

研究紹介

次世代の無線通信では、従来に比べて格段に高い要求基準を満たすために、現状の常識にとらわれない画期的な通信方式の創出が欠かせません。そのような通信の世界における「パラダイムシフト」を実現する戦略として、本研究室では分野横断的な視点で研究を進めています。現在直面している問題の表面的な姿には何の関連性も無いように見えたとしても、問題の本質部分を突き詰めてみると、実はまったく同じ問題が他分野で既に解決されていたということがあります。そのような他分野における研究成果を通信の世界に持ち込むことで、新規の通信方式を実現するとともに、通信の分野における研究成果を本質的に同じ問題を扱う他分野に発信することで、通信を含む広い分野の学術・産業の発展に貢献することを目指しています。

テーマ1:大規模MIMO

概要

MIMO (multiple-input multiple-output)とは、送受信側で複数のアンテナを利用して情報伝送を行う無線通信システムのことです。特に大規模MIMOでは、基地局に数百本のアンテナを用意することで、数百人のユーザを同時にサポートすることを目指しています。このようなシステムでは多数のユーザに関する情報を効率的に同時処理する必要があり、従来の受信方式では歯が立ちません。本研究室では、人口知能の分野で提案された確率伝播法と呼ばれる反復法を基礎として、大規模MIMOよりも「本質的に難しい」問題を扱っている圧縮センシングと呼ばれる分野で提案された解決策を応用・発展させて、「より簡単な」大規模MIMOにおける効率的な受信方式の創出を目指しています。

【研究助成】
科研費 挑戦的萌芽研究「大規模MIMOのためのブラインド通信路推定法の構築」
研究代表者 (課題番号:15K13987、研究期間:2015年度-2017年度、直接経費:2,800,000円、間接経費:840,000円)

主な業績

[4] K. Takeuchi et al., “Performance Improvement of Iterative Multiuser Detection for Large Sparsely Spread CDMA Systems by Spatial Coupling,” IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 61, no. 4, pp. 1768-1794, Apr. 2015.
[3] K. Takeuchi et al., “On an Achievable Rate of Large Rayleigh Block-Fading MIMO Channels With No CSI,” IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 59, no. 10, pp. 6517-6541, Oct. 2013.
[2] K. Takeuchi et al., “Large-System Analysis of Joint Channel and Data Estimation for MIMO DS-CDMA Systems,” IEEE Trans. Inf. Theory, vol. 58, no. 3, pp. 1385-1412, Mar. 2012.
[1] K. Takeuchi et al., “Asymptotic Analysis of General Multiuser Detectors in MIMO DS-CDMA Channels,” IEEE J. Sel. Areas Commun., vol. 26, no. 3, pp. 486-496, Apr. 2008.

キーワード

大規模MIMO、圧縮センシング、確率伝播法

テーマ2:空間変調

概要

従来の変調方式では1か-1のどちらかを送信することで情報を伝送していたのに対して、空間変調では信号の取りうる状態に0(信号を送信しない)という状態を追加して情報伝送を行います。送信機が信号を送信していないということ自体に情報を載せるため、空間変調は送信機で優れた電力効率を実現することができます。課題はどの位置で信号の送信が行われなかったかを事前知識なしで効率的に推定することです。本研究室では、圧縮センシングと呼ばれる分野で扱われる問題と我々の問題との類似点に着目して、効率的な受信方式の創出を目指しています。

主な業績

[2] K. Takeuchi, “Second-Order Optimality of Generalized Spatial Modulation for MIMO Channels with No CSI,” IEEE Wireless Commun. Lett., vol. 4, no. 6, pp. 613-616, Dec. 2015.
[1] K. Takeuchi, “Spatial Modulation Achieves Information-Theoretically Optimal Energy Efficiency,” IEEE Commun. Lett., vol. 19, no. 7, pp. 1133-1136, Jul. 2015.

キーワード

空間変調、電力効率、圧縮センシング

テーマ3:マルチユーザ復号

概要

マルチユーザ検出を行う復調処理と誤り訂正を行う復号処理とは、それぞれ通信理論と符号理論という別分野の課題として発展してきました。マルチユーザ復号とは、二つの分野を融合して復調と復号とを同時に実行することで、受信機の復号性能を飛躍的に改善する方法です。本研究室では、確率伝播法に基づく復号方法の性能を最適性能まで改善する「空間結合」とよばれるアイディアを復調処理にも応用することで、マルチユーザ復号の性能を改善することを目指しています。

【研究助成】
科研費 若手研究(A)「シャノン限界に迫る低計算量な空間結合符号化変調方式の創出」
研究代表者 (課題番号:26709029、研究期間:2014年度-2016年度、直接経費:9,300,000円、間接経費:2,100,000円)

主な業績

[3] K. Takeuchi and S. Horio, “Iterative Multiuser Detection and Decoding with Spatially Coupled Interleaving,” IEEE Wireless Commun. Lett., vol. 2, no. 6, pp. 619-622, Dec. 2013.
[2] K. Takeuchi et al., “Iterative LMMSE Channel Estimation and Decoding Based on Probabilistic Bias,” IEEE Trans. Commun., vol. 61, no. 7, pp. 2853-2863, Jul. 2013.
[1] K. Takeuchi, “Accelerating Iterative Detection for Spatially Coupled Systems by Collaborative Training,” IEEE Commun. Lett., vol. 17, no. 3, pp. 451-454, Mar. 2013.

キーワード

マルチユーザ復号、確率伝播法、空間結合

担当授業科目名(科目コード)

物理実験 / 数値解析 / Information and Communication Technology 2 / 先端情報通信システム特論Ⅰ

その他(受賞、学会役員等)

(受賞歴)
2016年2月 2016 Exemplary Reviewers of IEEE Trans. Commun.
2015年9月 電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ貢献賞
2012年9月 電子情報通信学会通信ソサイエティ活動功労賞
2009年12月 情報理論とその応用学会(SITA)奨励賞
2009年2月 IEEE関西支部学生研究奨励賞

(学会役員等)
2015年 電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ英文論文誌特集号編集委員
2014年 第37回情報理論とその応用シンポジウム プログラム委員
2014年~2016年 電子情報通信学会信号処理研究会専門委員
2014年~2017年 電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ和文論文誌編集委員
2013年~2017年 電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ英文論文誌編集委員


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