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研究とは、「従来の不可能」を可能にすること。安定
志向の人生より、挑戦する人生の方が絶対に楽しい!

松本研究室 MATSUMOTO Laboratory
教授:松本 正(Matsumoto Tadashi)

E-mail:matumotojaist.ac.jp
[研究分野]
ワイヤレス通信、情報理論、ネットワーク情報理論、符号理論、統計的信号処理
[キーワード]
膨大な端末を有するワイヤレスネットワーク、Lossy Forwarding 協調通信、電波発信位置推定、チャンネル推定

研究を始めるのに必要な知識・能力

線形代数、確率論、数理統計学、フーリエ解析、及び、200番台の講義「情報理論」、400番台の講義「符号理論」。研究室員はほとんどが留学生です。英会話能力が必要ですが、英会話とは自分の意思を伝え、相手の意思を理解することが目的です。ブロークンイングリッシュでも、毎日英語で生活していれば、自然に向上していきます。

この研究で身につく能力

情報理論は、情報科学のすべての分野に共通する基礎学問です。「ビット」の数学的意味を説明できますか?と問われたときに、説明できない人は情報科学系の出身者として失格です。この研究室では、「情報」の持つ真の意味と、その性質について理解できるようになります。そのための題材として、ワイヤレス通信に関連したことをテーマに取り上げます。この研究室の成果は世界でも高く評価されており、学会発表や国際プロジェクト活動を多く行っています。これらを介して、世界的視野に立った人材に成長することが可能です。さらに、松本教授はIEEE(電気電子学会)Fellow の称号持つほか、IEEE Distinguished Lecturer としても認定されています。卒業生が世界レベルの研究者ネットワークの一員として活動できるように成長を促していきます。

【就職先企業・職種】 情報通信産業、検索エンジン産業、電装産業、アカデミア(ポスドク、助教、准教授)

研究内容


図A.Lossy Forwarding Concept in a Network

図B.Super Dense Networks

図C.Geolocation for Illegal Radiowave Emitter

図D.Detections using Factor Graph

モバイルワイヤレス通信では、人のみならず、モノのインターネットや車車間通信などのための膨大な数の端末が存在するの環境が想定されている。ワイヤレスネットワークには膨大な数の端末を収容するための能力として、

  • 通常運用時には高い電力効率と周波数利用効率を有するとともに、ユーザの通信品質要求(Quality of Service: QoS)に対処し得る柔軟性、
  • 災害などによって予期しないネットワークトポロジー変化が発生しても、通信を継続させる堅牢性、

が要求されます。このような環境におけるワイヤレス通信基盤技術を確立するため、
①EU FP7 Target outcomeカテゴリ: ICT-2013.1.1 Future Networks Objective Project: “links-on-the-fly technology for Robust, Efficient and Smart Communication in Unpredictable Environments (RESCUE)”へ参加しています。図Aにそのイメージを示します。学術内容は、相関のある複数のヘルパー付き情報源符号化やChief Executive Officer (CEO)問題など、ネットワーク情報理論の最新の成果を駆使します。
②また、ランダムアクセス技術と符号化を組み合わせることで、マルチウェイ協調通信の技術確立を目指したSTAR-CODEプロジェクトを推進しています。図Bにそのイメージを示します。複数のユーザによるデータ交換を高い周波数利用効率と電力効率で実現するための技術の確立を目指しています。
③電波発信源を特定することは、位置情報と組み合わせたワイヤレスシステムの開発に大きく貢献します。しかし、電波発信源を特定することは、モバイル通信に代表されるマルチパス伝搬環境では容易なことではありません。この問題について、センサー間の論理的結合をグラフ表現し、復号アルゴリズムの一部として処理するためのアルゴリズムの研究を行っています。図Cにそのイメージを示します。
これら、①〜③の技術は一見独立した技術に見えますが、事後確率を最大とするように変数を決めるという意味で共通しています。これらの研究では、処理ノード間の論理的関係をグラフ表現し、この上で確率伝搬というアルゴリズムを動作させます。また、このようなグラフはファクターグラフと呼ばれます。図Dにファクターグラフの一例を示します。
上述したようなワイヤレス通信ネットワークに関する技術の研究の他に、通信に必要なワイヤレスチャネル推定に関する研究も行っています。ここでは、コンプレスセンシングの概念を導入することで、推定の精度を大幅に高めるためのアルゴリズム開発とその評価を行っています。

主な研究業績

  1. Valtteri Tervo, Antti Tolli, and Tad Matsumoto, “PAPR Constrained Power Allocation for Multi-Carrier Transmission in Multiuser
    SIMO Communications”, IEEE Transactions on Wireless Communications, DOI: 10.1109/TWC.2015.2504368
  2. Xin He, Xiaobo Zhou, Markku Juntti, and Tad Matsumoto, “A Lower Bound Analysis of Hamming Distortion for a Binary CEO Problem with Joint Source-Channel Coding”, IEEE Transactions on Communications, DOI:10.1109/TCOMM.2015.2499179
  3. Yasuhiro Takano, Markku Juntti, and Tad Matsumoto, “ℓ1 LS and ℓ2 MMSE-based Hybrid Channel Estimation for Intermittent
    Wireless Connections”, IEEE Transactions on Wireless Communications, DOI: 10.1109/TWC.2015.2472418

使用装置

シミュレーションソフトウエア(MatLab, C++など)
上記を動作させるためのコンピューティングサーバ

研究室の指導方針

研究室の指導方針は、世界に通用する研究者・技術者を育成することです。従って、研究室における公用語は英語です。研究は、戦略的に行うものです。そのためには徹底した動向調査と、世界の最先端に到達し得る自己の能力開発が必要です。さらに、先行研究の技術を追いかけるだけではだめで、追いついた後、どのような方向へ向かうのが最も合理的かを判断しなければなりません。我々は「研究室ゼミ」というよりは、少人数のグループと指導教官との直接会話によって、研究室員がこれらの能力を、自然に獲得できるように指導していきます。

[研究室HP] URL:http://www.jaist.ac.jp/is/labs/matsumoto-lab/en/aboutus/tad.html

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