前原 文明 (マエハラ フミアキ)

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所属

理工学術院 基幹理工学部

職名

教授

ホームページ

http://www.waseda.jp/sem-maehara/

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   大学院情報生産システム研究科

  • 理工学術院   大学院基幹理工学研究科

学内研究所等 【 表示 / 非表示

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学歴 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    1995年

    早稲田大学   理工学研究科   電気工学専攻  

  •  
    -
    1995年

    早稲田大学   理工学研究科   電気工学専攻  

  •  
    -
    1993年

    早稲田大学   理工学部   電子通信学科  

学位 【 表示 / 非表示

  • Waseda University   Doctor of Engineering

  • 早稲田大学   博士(工学)

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2012年
     
     

    早稲田大学理工学術院 教授

  • 2007年
    -
    2012年

    早稲田大学理工学術院 准教授

  • 2012年
    -
     

    早稲田大学理工学術院 教授

  • 2006年
    -
    2007年

    早稲田大学理工学部 専任講師

  • 2005年
    -
    2006年

    早稲田大学大学院情報生産システム研究科 客員講師

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所属学協会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     

    米国IEEE学会

  •  
     
     

    電子情報通信学会

  •  
     
     

    電子情報通信学会

  •  
     
     

    電子情報通信学会

  •  
     
     

    電子情報通信学会

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研究分野 【 表示 / 非表示

  • 通信工学

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • ディジタル無線通信

論文 【 表示 / 非表示

  • Efficient Ordering Calculation Method Using Frequency Correlation for MU-MIMO-OFDM THP

    Nobuhiro Hiruma, Tomoki Maruko, Hiromichi Tomeba, Takashi Onodera, Fumiaki Maehara

    IEEE Vehicular Technology Conference   2017-  2017年11月

     概要を見る

    This paper proposes an efficient ordering calculation method employing frequency correlation in multiuser multiple-input multiple-output orthogonal frequency division multiplexing (MU-MIMO-OFDM) Tomlinson Harashima Precoding (THP). Although the ordering process is effective to improve the transmission performance of THP, it requires a large amount of computational effort due to sub-carrier-based operation. To cope with this problem, the proposed method thins out the sub-carriers conducting the ordering process based on the frequency correlation. The basic idea behind this proposal is that the ordering results are considered to be the same among the neighboring sub-carriers in a relatively small delay spread. Moreover, the frequency correlation is derived from a delay profile which can be determined by multiple transmit antennas. The effectiveness of the proposed method is demonstrated in terms of calculation cost and the bit error rate (BER) by comparing with the traditional MU-MIMO-OFDM THP without thinning.

    DOI

  • Theoretical Shannon capacity performance of nonlinearly amplified uplink OFDMA signals in the presence of terminal mobility

    Yamaguchi, Takahiro, Nishimura, Kei, Maehara, Fumiaki

    IEEE Vehicular Technology Conference    2017年03月  [査読有り]

     概要を見る

    © 2016 IEEE. This paper proposes the theoretical derivation method of the Shannon capacity for nonlinearly amplified uplink Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) in the presence of terminal mobility. In our theoretical derivation, the impact of the intercarrier interference (ICI) arising from terminal mobility as well as the multiuser interference (MUI) caused by nonlinear amplification of the mobile stations (MSs) on OFDMA signals is taken into account. Considering the fact that these interferences differ with the sub-carrier allocation methods such as localized FDMA (LFDMA) and interleaved FDMA (IFDMA), we derive the probability density function (PDF) of the instantaneous signal-to-noise-plus-distortion-plus-interference ratio (SNDIR) for each sub-carrier allocation method. Since the SNDIR is successfully expressed in the closed form, the proposed formula enables us to evaluate the Shannon capacity without conducting time consuming computer simulations.

    DOI

  • Performance of Adaptive Movable Access Point System in the Presence of Positioning Error

    Shingo Oka, Tomoki Murakami, Yasushi Takatori, Masato Mizoguchi, Fumiaki Maehara

    2017 IEEE RADIO AND WIRELESS SYMPOSIUM (RWS)     150 - 152  2017年  [査読有り]

     概要を見る

    This paper proposes an adaptive movable access point (AMAP) system to enhance the system capacity in dense wireless-device environments. In the proposed approach, the positions of access points (APs) are adaptively moved in accordance with clustered user distribution, which is sure to be effective in ununiform user distribution due to dense device environments. In order to derive the appropriate positions of APs, we utilize k-means method and estimate the user's position which is essential for k-means method by means of receive signal strength indicator (RSSI) or time of arrival (ToA). The effectiveness of the proposed systems is evaluated in the presence of the positioning error obtained from the experimental results concerning RSSI and ToA and is demonstrated in comparison with the fixed position of AP with equal intervals.

    DOI

  • Inter-symbol Interference Suppression Scheme Employing Periodic Signals in Coded Network MIMO-OFDM Systems

    Hirofumi Suganuma, Shuhei Saito, Tomoki Maruko, Fumiaki Maehara

    2017 IEEE RADIO AND WIRELESS SYMPOSIUM (RWS)     42 - 44  2017年  [査読有り]

     概要を見る

    This paper proposes an inter-symbol interference (ISI) suppression scheme employing periodic signals for network MIMO-OFDM systems. Network MIMO-OFDM suffers from the ISI due to long time difference of arrival ( TDOA) especially in large cells. In the proposed scheme, the periodic signals generated by only the even-numbered sub-carriers are adopted for ISI-affected users while the traditional non-periodic signals are used for ISI-free users. Moreover, to realize the transmission mode selection between the periodic and non-periodic signals, the theoretical derivation method of the BER is newly derived considering the impact of channel coding. The effectiveness of the proposed method is demonstrated in comparison with the traditional non-periodic transmission by means of computer simulations.

    DOI

  • A Simple CoMP Transmission Method Employing Vehicle Position Information for Taxi Radio Systems

    Naoki Kurihara, Keisuke Ujihara, Fumiaki Maehara

    PROCEEDINGS OF THE 2017 IEEE TOPICAL CONFERENCE ON WIRELESS SENSORS AND SENSOR NETWORKS (WISNET)     73 - 75  2017年  [査読有り]

     概要を見る

    This paper proposes a simple coordinated multipoint (CoMP) transmission method for taxi radio systems in order to prevent inter-cell interference (ICI) without a significant renewal of facilities. The proposed method takes advantage of the interesting property that the ICI which is essential for CoMP can be represented by the communication distance easily obtained from vehicle position information in a 2-cells scenario. Moreover, the proposed approach can be adopted for more than 3 cells by combining the ICI between 2 cells. The proposed method exploits diversity reception in the case of time division multiplexing (TDM), which makes it possible to improve the channel capacity in overlapped area. The effectiveness of the proposed method is demonstrated in comparison with the case of no coordination (w/o CoMP) under the practical scenario based on the taxi radio system in Japan.

    DOI

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • ディジタル無線通信入門

    高畑文雄, 前原文明, 笹森文仁

    培風館  2002年06月

産業財産権 【 表示 / 非表示

  • 無線通信システム、基地局および制御方法

    前原 文明

    特許権

  • 無線通信システム及び無線通信方法

    前原 文明

    特許権

  • 無線通信システム、無線通信方法及び送信装置

    前原 文明

    特許権

  • 無線通信システム、集中制御局および可動基地局配置方法

    6752462

    前原 文明

    特許権

  • 無線通信方法および無線通信装置

    6319768

    前原 文明

    特許権

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受賞 【 表示 / 非表示

  • 電子情報通信学会通信ソサイエティ活動功労賞

    2012年09月  

  • 2nd International Conference on Wireless Communications, Vehicular Technology, Information Theory and Aerospace & Electronic Systems (Wireless Vitae 2011) Best Paper Award

    2011年03月  

  • 2nd International Conference on Wireless Communications, Vehicular Technology, Information Theory and Aerospace & Electronic Systems (Wireless Vitae 2011) Best Paper Award

    2011年03月  

  • 電子情報通信学会通信ソサイエティ活動功労賞

    2008年09月  

  • 電子情報通信学会通信ソサイエティ活動功労賞

    2007年09月  

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 直交多元接続との連携による非直交多元接続方式の特性改善に関する研究

    研究期間:

    2019年04月
    -
    2022年03月
     

     概要を見る

    本研究課題では,2020年に我が国が世界に先駆けて導入を目指す第5世代移動通信システム(5G)の中核技術である非直交多元接続(NOMA)を取り上げ,ユーザ間のチャネル利得差が小さい場合にその適用効果が減少する問題をNOMAと直交多元接続(OMA)の帯域内同時利用により克服するとともに,今後の無線サービスの多様化を見据え,ユーザの伝搬路情報だけでなく,多様な要求スループットも考慮したリソース割当てを行う方式を提案する.本提案方式により,NOMAのシステム容量の向上が図れるだけでなく,多様なモバイルトラヒックを効率的に収容できることから,5G以降のモバイルネットワークのさらなる高度化が期待できる.本研究課題は,第5世代移動通信システム(5G)の高速・大容量化の鍵を握る非直交多元接続(NOMA)を採り上げ,NOMAだけでなく直交多元接続(OMA)の組み合わせにより,システム容量の向上を図る方式を提案するとともに,その有効性を明らかにするものである.本年度は,NOMAが有する,ユーザ間のチャネル利得が小さい場合にOMAと比較してシステム容量が低下するといった問題を克服すべく,NOMA単独だけでなく,OMA単独やNOMAとOMAを同時利用する複数のリソースパターンを各ユーザのチャネル状態に応じて適切に選択する方式を提案するとともに,その有効性を計算機シミュレーションにより評価した.具体的には,まず,無線伝搬路として周波数非選択性を想定し,ユーザ間のチャネル利得差が小さい場合におけるNOMAの問題点を定量的に明らかにした.さらに,無線伝搬路として,周波数非選択性に加え,周波数選択性を想定し,各セル内にユーザが一様に分布したときの提案方式のシステム容量特性をNOMA単独あるいはOMA単独の場合を比較対象にとって計算機シミュレーションにより取得・評価した.特性評価の結果,提案方式は,伝搬路の周波数選択性の有無やセル内で一様のユーザ分布といった基本的なモバイルネットワークのシナリオにおいて,NOMA単独,OMA単独,NOMAとOMAの同時利用といった複数のリソースパターンを適切に選択し,システム容量を向上できることがわかった.本研究課題は,研究実績報告に記載した通り,現在まで研究計画書に記載した通りに進捗しており,概ね順調に進展しているものと判断できる.特に,本年度,本研究課題を進めていく上で最も基盤となる,無線伝搬路を想定し,複数ユーザが同時に送受信を行うことを想定したNOMAの信号処理シミュレータを構築するとともに,NOMAの問題点の把握と基本的な特性評価が完了できたことが最大の成果であり,これは今後の技術提案を含めた検討を加速させる上で大きな意義を有するものと考えられる.本年度,検討を行ったNOMAにおけるユーザ間のチャネル利得差が小さい場合の伝送特性劣化の検証とNOMA及びOMA の同時利用の適用効果に関する基礎的な知見をベースに,多様なユーザ要求スループットを考慮したリソース割当てに関する技術提案を行い,その有効性を計算機シミュレーションにより評価する.具体的には,以下の項目について研究を進める.<BR>(1) 多様なユーザ要求スループットを考慮したリソース割当ての有効性評価5G以降のモバイルネットワークでは,多種多様な無線アプリケーションの実現が見込まれる点に鑑み,各ユーザのチャネル状況だけでなく,多様な要求スループットを考慮したときのリソースパターンの選択法を検討するとともに,その有効性をNOMA単独及びOMA単独を比較対象にとって,計算機ミュレーションにより評価する.(2) 提案方式へのユーザスケジューリングの導入・評価実際のシステムでは,多元接続方式の上位にユーザスケジューリングが適用される点に鑑み,公平性を担保するProportional Fairness(PF)を取り上げ,それを考慮したときの提案方式のシステム容量特性を評価する.このようなユーザスケジューリングを考慮した本特性評価により,提案方式とユーザスケジューリングが総合特性に与える影響を明らかにすることができるものと考えられる

  • 光無線通信へのラゲールガウスビームの適用に関する研究

    研究期間:

    2017年04月
    -
    2020年03月
     

     概要を見る

    本研究は,光無線通信において問題となる,大気乱流に起因した伝送特性劣化を克服すべく,ラゲールガウス(LG)ビームに着目し,シンチレーションの影響を軽減するモードを見出し,モード間干渉の小さいモードの組み合わせにより多重伝送を行う方式を確立することを目的としている.2019年度は,前年度に検討したモード間干渉の小さいモード組み合わせの結果を踏まえて,多重通信を実現するのに必要な高効率な多重モード分波器を,キノフォーム型計算機ホログラム(CGH:Computer Generated Hologram)を用いて設計を行い,その有効性を光学実験によって検証した.LGビームの生成および多重モード分波器には,液晶空間光変調器を用いた.その結果,2モード多重において,分波後のクロストークが-3dB以下に抑えられ,かつ分波信号の回折効率も平均約3%というホログラムとしては高効率な結果が得られたことから,実験においても,本手法が有効であることを確認できた.また,電波におけるLG ビームのモード多重伝送方式の検討については,昨年度に引き続き,2019年度では,UCA(Uniform Circular Array)を用いたOAM多重伝送を採り上げ,UCA多重度やアンテナ軸ずれが伝送特性に与える影響について解析的に評価した.具体的には,振動等によりアンテナ軸ずれが存在する環境下において,UCA多重数を変化させたときの理論システム容量を取得・評価した.特性評価の結果,アンテナ軸ずれがない場合には,単一UCAのSINRが,受信アンテナ素子数を多く確保することができることから,複数UCAよりも良好となる一方,アンテナ軸ずれがある場合には,複数UCAによる空間ダイバーシチ効果の獲得がモード間干渉に対して有効となり,複数UCAのSINRが単一UCAのそれを上回ることがわかった

  • 移動通信のためのネットワークMIMO-OFDMによる通信容量拡大に関する研究

    研究期間:

    2016年04月
    -
    2019年03月
     

     概要を見る

    本研究課題では,基地局間連携によりセル間干渉(ICI)を効果的に抑圧できるネットワークMIMOに対してOFDMを適用したときの問題点を明らかにするとともに,それを克服できる新たな伝送方式を創出することを目的とする.具体的には,ネットワークMIMO-OFDMが対象とする複数のユーザ間でマルチパス遅延に差異がある場合,マルチパス遅延の小さいユーザにおいて伝送効率の低下が生じる点に鑑み,ユーザへのISIの影響を一部許容し,全ユーザのシステム容量が最大となるようガードインターバル長を適切に設定する方式を提案するとともに,その有効性を計算機シミュレーションにより評価する.提案するネットワークMIMO-OFDMを対象としたガードインターバル長制御法により,ユーザのマルチパス遅延に差異があっても,全ユーザのシステム容量を常に最大化できることから,第5世代移動通信システム(5G)で求められる技術目標の一つである無線ネットワークの高速・大容量化に貢献できる

  • 時間選択性フェージングの克服を目的としたSC-FDE方式の復調法に関する研究

    研究期間:

    2013年04月
    -
    2016年03月
     

     概要を見る

    本研究課題では,高速移動通信における周波数及び時間選択性フェージングといった2つの主課題を克服すべく,SC-FDE方式に対して判定帰還型伝搬路推定法(DFCE)の適用を図る方式を提案する.提案方式は,端末の移動速度から時間選択性フェージングの影響を理論的に把握するとともに,雑音と時間選択性フェージングの影響のうち支配的となる影響に対応する忘却係数によりDFCEを実行するものである.計算機シミュレーションによる特性評価の結果,提案方式により,端末の移動度にかかわらず,良好な伝送特性が得られることが明らかとなった.これにより,高速移動通信の上り回線の周波数利用効率をより一層向上させることができる

  • 非線形ひずみ存在下におけるOFDM信号のビット誤り率の理論的導出法に関する研究

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    本研究では,ユビキタスネットワークを実現するために必須となるブロードバンド無線通信に関する研究課題を採り上げている.具体的には,ブロードバンド無線通信を実現するOFDM変調方式について,実用的な問題点である,非線形ひずみによる伝送特性の劣化を,計算機コストを要しない簡易な数式表現により明らかにすることを目的とする.本研究成果により,これまでのコンピュータシミュレーションによる特性解析がもたらす多大な計算コストを必要とすることなく,非線形ひずみによる伝送特性劣化の影響を把握することができる

特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 直交多元接続との連携による非直交多元接続方式の特性改善に関する研究

    2020年  

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    Sparse code multiple access (SCMA) is apromising approach for massive machine type communication (mMTC) which is oneof the usage scenarios for the fifth-generation mobile communications systems(5G). SCMA improves the system capacity at relatively high CNR, but in low CNR,its non-orthogonality between users makes system capacity smaller thanorthogonal frequency division multiple access (OFDMA). So far, we have proposeda hybrid approach using simultaneously SCMA and OFDMA to cope with thisproblem, and its effectiveness has been validated. In this work, we propose asystem selection method employing deep learning based on user positioninformation. In the proposed method, the multiple access scheme that maximizesthe system throughput is selected from SCMA-only, OFDMA-only, and their hybridapproach. The effectiveness of the proposed scheme is demonstrated in terms ofsystem throughput under different user distributions via computer simulations.

  • 直交多元接続との連携による非直交多元接続方式の特性改善に関する研究

    2019年  

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    Sparse code multiple access (SCMA) isa promising approach for massive machine type communication (mMTC) which is oneof the usage scenarios for the fifth-generation mobile communications systems(5G). Although SCMA improves the system capacity in relatively high CNR, the SCMAperformance is poorer than orthogonal frequency division multiple access(OFDMA) in low CNR due to non-orthogonal multiple access. In this work, we proposea user clustering method for uplink SCMA/OFDMA to further enhance the systemcapacity especially in low CNR. In our proposed scheme, users are clusteredinto two groups according to channel gain, and SCMA and OFDMA are applied tothe groups with large channel gain and small channel gain, respectively. Theeffectiveness of the proposed scheme is demonstrated by comparing it with SCMAand OFDMA under different user distributions.

  • 移動通信のためのネットワーク MIMO-OFDMによる通信容量拡大に関する研究

    2017年  

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    In this work, we proposed the inter-symbolinterference suppression method employing compressed sensing for OFDM systemswhich can be seen as a promising transmission technique in 5th generation (5G)mobile networks. The feature of the proposed approach is to demodulate thelatter part of the time domain OFDM symbol by using compressed sensing underthe assumption of sparse subcarrier allocation. Numerical results by means ofcomputer simulation showed that the superiority of the proposed method over thetradition method using FFT demodulation can be found in the mid-range delayspread.

 

現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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