研究者詳細 - 齋藤　将人

論文 - 齋藤　将人

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BER performance evaluation of OFDM/PM system with Moving Average Filter and Constant Modulus Algorithm

Tuguldur Ulambayar, Masato Saito (担当範囲: 全般にわたり共著者と共同した)

2023年電子情報通信学会総合大会講演論文集 ( 電子情報通信学会 ) 189 - 189 2023年03月

掲載種別: 研究論文（その他学術会議資料等）

雑音と1bit ADCを用いた16QAM/OFDM信号受信実験

大田黒　拓斗，齋藤　将人，山里　敬也 (担当範囲: 全般にわたり共著者と共同した)

2023年電子情報通信学会総合大会講演論文集 ( 電子情報通信学会 ) 265 - 265 2023年03月

掲載種別: 研究論文（その他学術会議資料等）

関連する研究費コード: JSPS KAKENHI Grant Number JP20H02149

受信機において，量子化ビット数が1ビットであるアナログ・ディジタル変換器(1bit ADC)を用いることにより，受信機の消費電力を低減可能であるが，入力信号の振幅を区別できないという問題がある．本研究では，雑音と1bit ADCを用いてIEEE 802.11a規格に準拠する16QAM/OFDM信号の受信実験を行った．適度な雑音を印加することにより，125バイトの伝送でエラーフリーを達成した．

非線形増幅器が 1bit-ADC の入出力解析に与える影響の評価

磯崎　新，山里　敬也，齋藤　将人，羽多野　裕之 (担当範囲: 全般にわたり共著者と共同した)

2023年電子情報通信学会総合大会講演論文集 ( 電子情報通信学会 ) 264 - 264 2023年03月

掲載種別: 研究論文（その他学術会議資料等）

関連する研究費コード: JSPS KAKENHI Grant Number JP20H02149

1 ビットアナログ・ディジタル変換器 (1bit-ADC) はADCのうち消費電力が最小でありMIMO基地局における消費電力を低減することが期待されている。一方で量子化誤差が大きく，入出力間の非線形性が大きいという問題がある。非線形システムの解析手法としてBussgang分解が知られている。これは出力を入力に対して線形近似する。一方で2020年には出力を入力に対する線形項と高次の項に分解する手法が提案された。本研究ではこれら2つの1bit-ADCの入出力解析手法において非線形増幅器が与える影響について評価する。結果としてBussgang分解は非線形増幅器の影響をより受けやすいことが判明した。

Analytical Reactance Time Function of Two-element ESPAR Antenna Generating Periodic Antenna Patterns

Anand Gupta, Masato Saito (担当範囲: 全般にわたり共著者と共同した)

2023年電子情報通信学会総合大会講演論文集 ( 電子情報通信学会 ) 133 - 133 2023年03月

掲載種別: 研究論文（その他学術会議資料等）

関連する研究費コード: JSPS KAKENHI Grant Number JP20K04468

広帯域雑音と1bit ADCを用いた16QAM-OFDM信号受信実験

大田黒　拓斗，齋藤　将人，山里　敬也 (担当範囲: 全般にわたり共著者と共同した)

電子情報通信学会技術研究報告 ( 電子情報通信学会 ) 122 ( 399 ) 1 - 8 2023年02月

掲載種別: 研究論文（研究会，シンポジウム資料等）

関連する研究費コード: JSPS KAKENHI Grant Number JP20H02149

本研究では，1次変調として16QAM (Quadrature Amplitude Modulation)を用いたOFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 信号に，広帯域雑音を加えた信号を，高速サンプリングによりオーバーサンプリングを行い，ソフトウェア上で量子化ビット数1のアナログ・ディジタル変換を行った後，その平均値を用いて信号を復調する実験を行った．以前の研究では，中間周波数帯の信号をベースバンド信号にする際，低域通過フィルタで高周波成分を除去していたが，このフィルタを除去するか，カットオフ周波数を高くすることにより，500バイトを16QAM-OFDM信号で送信したところ適度な印加雑音電力密度においてビット誤り率が0となった．また，低域通過フィルタのカットオフ周波数を変化させたところ，雑音が広帯域であるほど低誤り率を達成可能な信号帯雑音電力密度比が広くなることが分かった．

An Experimental Study on a Noise-aided 1-bit ADC Receiver for 4-PAM

Zheng Jinxing, Yamazato Takaya, Saito Masato (担当範囲: 全般に渡り共著者と共同した)

IEICE Communications Express ( 一般社団法人電子情報通信学会 ) X11-B ( 12 ) 817 - 822 2022年12月 [ 査読有り ]

掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

関連する研究費コード: JSPS KAKENHI Grant Number JP20H02149

1-bit analog-to-digital converters (ADCs) have low power consumption and can easily speed up the analog-to-digital conversion and sampling. However, due to their resolution of only 1 bit, the nonlinearity between the input with multiple amplitude levels and output is large. With the method of utilizing noise proposed in previous studies, 1-bit ADCs can be linearized to demodulate signals with multi-level amplitude modulation like pulse amplitude modulation (PAM) and quadrature amplitude modulation (QAM). In this letter, we construct a receiver circuit using a 1-bit ADC, evaluate its performance, and show its availability through demodulation experiments on 4-PAM signals.

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CiNii Research

BER performance evaluation of OFDM/PM system with Constant Modulus Algorithm based adaptive filtering

Tuguldur Ulambayar, Masato Saito (担当範囲: 全般にわたり共著者と共同した)

電子情報通信学会技術研究報告 ( 電子情報通信学会 ) 122 ( 199 ) 36 - 41 2022年09月

掲載種別: 研究論文（研究会，シンポジウム資料等）

OFDM/PM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing/Phase Modulation), an alternative modulation approach to OFDM, is able to achieve multicarrier modulation and minimize peak-to-average power ratio utilizing phase modulation. Since phase modulated signal maintains a constant envelope, the nonlinear distortion produced by the power amplifier employed in satellite communications can be prevented. In this study, we propose introducing a CMA (Constant Modulus Algorithm) based adaptive filtering for OFDM/PM receiver to improve the BER (Bit Error Rate) performance. We evaluate the BER performances of OFDM/PM systems with adaptive filtering for different modulation indexes of PM, oversampling rates, and modulation schemes.

1bit ADCとオーバサンプリングを用いたSFBC-MIMO-OFDM信号受信

齋藤　将人，山里　敬也 (担当範囲: 全般に渡り共著者と共同した)

2022年電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 ( 電子情報通信学会 ) 54 - 54 2022年08月

掲載種別: 研究論文（その他学術会議資料等）

関連する研究費コード: JSPS KAKENHI Grant Number JP20H02149

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学術リポジトリ

確率共鳴現象を利用したPD型可視光通信の通信性能の一検討

藤井　大智，荒井　伸太郎，山里　敬也，羽多野　裕之，齋藤　将人 (担当範囲: 全般に渡り共著者と共同した)

2022年電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集 ( 電子情報通信学会 ) S-8 - S-9 2022年08月

掲載種別: 研究論文（その他学術会議資料等）

1bit ADCを用いたOFDM信号受信実験

齋藤　将人，山里　敬也 (担当範囲: 全般にわたり共著者と共同した)

電子情報通信学会技術研究報告 ( 電子情報通信学会 ) 122 ( 73 ) 236 - 241 2022年06月

掲載種別: 研究論文（研究会，シンポジウム資料等）

関連する研究費コード: JSPS KAKENHI Grant Number JP20H02149

筆者らは，確率共鳴現象を利用することにより，雑音と1bit ADC (Analogue-to-Digital Converter)を用いて振幅変動を伴う信号の受信方法について理論，計算機シミュレーション，および実験による検討を行っている．本研究では，データ変調としてBPSK (Binary Phase Shift Keying)を用いたOFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)信号に雑音を加えた信号を1bit ADCで量子化した信号から送信ビット列を推定する受信実験を行った． OFDM信号を任意波形発生器で生成し，雑音発生器で生成した広帯域雑音を減衰器に通した後，送信信号に加え，高速ADCおよびデータキャプチャボードで受信した．1bit ADCはソフトウェア上で実現している． 1bit ADC出力に対して，移動平均フィルタおよびHamming窓を適用することにより得られた期待値を用いて復調を行った．雑音減衰量を変化させた場合におけるビット誤り率を評価した所，雑音が十分小さければ128ビットのデータを誤らずに送信できることを確認した． BPSK/OFDMの場合，これまでの確率共鳴に関する検討結果とは異なり，雑音が小さくなるほどビット誤り率が小さくなるという傾向が見られた．

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学術リポジトリ

Noise-assisted nonlinear estimation of a one-bit ADC output and its application to a multi-antenna receiver

Masato Saito, Yasuo Nakashima, Takaya Yamazato, Shintaro Arai, Hiroyuki Hatano, Hiroya Tanaka, Yukihiro Tadokoro (担当範囲: 全般にわたり共著者と共同した)

TechRxiv ( IEEE ) 2022年04月

掲載種別: 研究論文（その他学術会議資料等）

関連する研究費コード: JSPS KAKENHI Grant Number JP20H02149

One-bit analog-to-digital converters (ADCs) are now emerging owing to their high power efficiency, simple structure, and high sampling rate. Even with the strong nonlinear behavior of the ADC, a linear representation of the ADC output can be obtained, which enables the investigation of systems with ADCs in a linear framework. For example, the ADC output can be decomposed into a linear term describing the input and an uncorrelated residual fluctuation with the Bussgang decomposition. However, this linear term alone cannot adequately represent the nonlinearity of the ADC, and the overall system performance degrades in the high signal-to-noise ratio (SNR) region. This paper presents a different approach for decomposing a one-bit ADC output within the stochastic resonance (SR) framework, which utilizes the noises in the input signal. First, we decompose the one-bit ADC output into the symbol-wise expected value and the residual fluctuation. Then, this expected value is further decomposed into linear and nonlinear higher-order terms. We theoretically show the importance of higher-order terms and demonstrate how the higher-order terms contribute to the performance of channel estimation and signal demodulation in a multi-antenna receiver.

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干渉信号を用いたDither法を適用したRSSIに基づく位置推定技術の性能評価

堀内　星哉，羽多野　裕之，眞田　耕輔，森　香津夫，山里　敬也，荒井　伸太郎，齋藤　将人，田所　幸浩，田中　宏哉 (担当範囲: 理論の一部)

電子情報通信学会総合大会講演論文集 ( 一般社団法人電子情報通信学会 ) 2022年03月

掲載種別: 研究論文（その他学術会議資料等）

3.35GHz帯移動環境における遅延プロファイルの多段推定手法による雑音電力の低減

小鹿　文也，山里　敬也，齋藤　将人，木村　翔，田中　翔馬，林　合祐，佐藤　彰弘，表　英毅 (担当範囲: 理論の一部)

電子情報通信学会総合大会講演論文集 ( 一般社団法人電子情報通信学会 ) 2022年03月

掲載種別: 研究論文（その他学術会議資料等）

関連する研究費コード: 21G7000020

3.35GHz帯移動環境における位相補正に基づく遅延プロファイル推定法

齋藤　将人，木村　翔，田中　翔馬，林　合祐，佐藤　彰弘，表　英毅 (担当範囲: 全般)

電子情報通信学会総合大会講演論文集 ( 一般社団法人電子情報通信学会 ) 2022年03月

掲載種別: 研究論文（その他学術会議資料等）

関連する研究費コード: 21G7000020

Experimental verification of 4-ary Pulse Amplitude Modulated signal receiver with noise-aided one-bit analogue-to-digital converter

Takuto Ohtaguro, Masato Saito, Takaya Yamazato (担当範囲: 全般にわたり共著者と共同した)

Proceedings of the International Conference on Materials and Systems for Sustainability 2021 (ICMaSS2021) ( Nagoya University Institute of Materials and Systems for Sustainability ) 2021年11月 [ 査読有り ]

掲載種別: 研究論文（国際会議プロシーディングス）

関連する研究費コード: JSPS KAKENHI Grant Number JP20H02149

In this study, we experimentally verify that 4-ary Pulse Amplitude Modulation (4-PAM) signals can be distinguished in terms of amplitude, even if we use one-bit analogue-to-digital converter (1-bit ADC), which only determines whether the input signal to the ADC is positive or negative. We use additional noise with appropriate strength, high-speed ADC, and statistical processing of the output of 1-bit ADC to achieve the distinguishment. We use arbitrary waveform generator to design 4-PAM signals, baseband and Intermediate Frequency. To control the strength of the additive noise, we employ an attenuator in front of a noise generator. The ADC used in the experiment is 3.2 Gsps (samples per second) of sampling speed and 12 bits of quantization bits. After we capture the data sampled by the ADC, we implement 1-bit ADC on software. We show that too large or too small level of noise decreases the performance of signal level determination due to low signal-to-noise ratio (SNR) or saturated signal level from high SNR, respectively. We also show if we set the additional noise level adequately, the noise and statistical processing enables to receive the 4-PAM signal with keeping sufficient distance between neighboring signal amplitudes.

雑音と1bit ADCを用いた4PAM信号受信実験

大田黒　拓斗，齋藤　将人，山里　敬也

電子情報通信学会技術報告 ( 電子情報通信学会 ) 2021年10月

掲載種別: 研究論文（研究会，シンポジウム資料等）

関連する研究費コード: JSPS KAKENHI Grant Number JP20H02149

雑音と1bit ADCを用いた4PAM信号受信における雑音強度に対する受信信号点間距離の実験的測定

大田黒　拓斗，齋藤　将人，山里　敬也 (担当範囲: 全般にわたり共著者と共同した)

電気・情報関係学会九州支部第74回連合大会講演論文集 ( 電気・情報関係学会九州支部連合大会委員会 ) 2021年09月

掲載種別: 研究論文（その他学術会議資料等）

関連する研究費コード: JSPS KAKENHI Grant Number JP20H02149

量子化ビット数が1ビットのアナログ＝ディジタル変換器（1bit ADC）出力から4値振幅変調（4PAM）信号を復調可能であることを実験により確認した．1bit ADCは出力が2値であるため多値の振幅は通常区別できない．これに対して，受信信号に雑音発生器で生成した雑音を意図的に加え，オーバーサンプリングを行い，1bit ADC出力の統計値を求めることにより，振幅の違いを区別できることを示す．受信信号点間距離は，加える雑音の強度により変化する．本研究では，雑音の強度に対する受信信号点間距離を求め，距離を最小にする雑音強度が存在することを定量的に示す．

干渉信号を用いたDither法による距離推定技術の誤差低減手法の提案

堀内　星哉，羽多野　裕之，眞田　耕輔，森　香津夫，山里　敬也，荒井　伸太郎，齋藤　将人，田所　幸浩，田中　宏哉 (担当範囲: 執筆の全般にわたり共著者と共同した)

電子情報通信学会技術研究報告 ( 電子情報通信学会 ) 121 ( 86 ) 1 - 6 2021年06月

掲載種別: 研究論文（研究会，シンポジウム資料等）

雑音を用いた1bit ADCによる4値PAM信号の復調法に関する実験的検討

大田黒　拓斗，齋藤　将人，山里　敬也 (担当範囲: 全般にわたり共著者と共同した)

電子情報通信学会技術研究報告 ( 電子情報通信学会 ) 121 ( 72 ) 133 - 138 2021年06月

掲載種別: 研究論文（研究会，シンポジウム資料等）

関連する研究費コード: JSPS KAKENHI Grant Number JP20H02149

Circuit Experiment of Photodiode-type Visible Light Communication Using the Stochastic Resonance Generated by Interfering Light Noise

Shintaro Arai, Wataru Tamura, Takaya Yamazato, Hiroyuki Hatano, Masato Saito, Hiroya Tanaka, Yukihiro Tadokoro (担当範囲: 執筆の全般にわたり共著者と共同した)

Proceedings of 2021 IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS) ( IEEE ) 2021年04月 [ 査読有り ]

掲載種別: 研究論文（国際会議プロシーディングス）

This study focuses on visible light communication (VLC) using a photodiode as a receiver. Accurate data transmission by this type of VLC is a challenge because the photodiode cannot detect weak light of subthreshold intensity owing to its insufficient light sensitivity. To overcome this problem, we employ a stochastic resonance, which is a nonlinear phenomenon in which the response characteristics of a system improve as its noise intensity increases, for the receiver of this VLC system. We also employ additive light-emitting diode light, which interferes in the photodiode as intentional noise. As an experimental result, the stochastic resonance was achieved by setting the parameters of the noise source appropriately, and we recovered the weak transmitting signal at the receiver.

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