冗長検査情報を用いる通信品質要因解析に基づく
無線アクセス技術の研究開発

研究機関：京都大学、福岡大学、国際電気通信基礎技術研究所　研究代表者：山本高至

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研究開発の概要

• 送信期間、チャネル状態情報など、無線通信において付随的に取得されるものの、記録・共有されることのなかった大量のデータ「冗長検査情報」を収集・解析し、これまで不可能であった無線通信品質の劣化要因特定を実現
• 明らかとなった要因に基づき、周波数利用効率を向上させるアクセス制御を開発

研究開発のポイント

冗長検査情報に基づく無線LANの通信失敗要因推定

通信品質要因の特定に資するフレーム送信区間などの情報を冗長検査情報と呼ぶこととし、有線バックホール回線などで収集するとともに、通信成否等の情報と組み合わせ、機械学習技術により通信品質要因解析ならびに高効率な無線アクセス制御技術を実現する。

冗長検査情報・強化学習による高効率アクセス制御

冗長検査情報を活用した低遅延チャネル選択

ビームフォーミング（BF）フィードバックを冗長検査情報として活用した端末位置推定・人体位置推定

メンバー

成果

査読付き論文

1. Shunnosuke Kotera, Bo Yin, Koji Yamamoto, and Takayuki Nishio, “Lyapunov optimization-based latency-bounded allocation using deep deterministic policy gradient for 11ax spatial reuse,” IEEE Access, Dec. 2021.
2. Kazuto Yano, Kenta Suzuki, Babatunde Ojetunde, and Koji Yamamoto, “Transmission datarate adaptation using redundant check information for IEEE 802.11ax wireless LAN,” IEICE Communications Express, Mar. 2021.
3. Sota Kondo, Sohei Itahara, Kota Yamashita, Koji Yamamoto, Yusuke Koda, Takayuki Nishio, and Akihito Taya, “Bi-directional beamforming feedback-based firmware-agnostic WiFi sensing: An empirical study,” IEEE Access, vol.10, pp.36924-36934, Apr. 2022.
4. Takamochi Kanda, Yusuke Koda, Yuto Kihira, Koji Yamamoto, and Takayuki Nishio, “ACK-less rate adaptation using distributional reinforcement learning for reliable IEEE 802.11bc broadcast WLANs,” IEEE Access, vol.10, pp.58858-58868, June 2022.
5. Sohei Itahara, Sota Kondo, Kota Yamashita, Takayuki Nishio, Koji Yamamoto, and Yusuke Koda, “Beamforming feedback-based model-driven angle of departure estimation toward legacy support in WiFi sensing: An experimental study,” IEEE Access, vol.10, pp.59737-59747, June 2022.
6. Yuto Kihira, Koji Yamamoto, Akihito Taya, Takayuki Nishio, Yusuke Koda, and Kazuto Yano, “Interference-free AP identification and shared information reduction for tabular Q-learning-based WLAN coordinated spatial reuse,” IEICE Communications Express, Vol.11, No.7, pp.392-397, July 2022.
7. Yuto Kihira, Yusuke Koda, Koji Yamamoto, and Takayuki Nishio, “Adversarial reinforcement learning-based coordinated robust spatial reuse in broadcast-overlaid WLANs,” IEICE Transactions on Communications, Vol.E106-B, No.2, pp.203-212, Feb. 2023.

査読付き口頭発表論文

1. Yuto Kihira, Yusuke Koda, Koji Yamamoto, Takayuki Nishio, and Masahiro Morikura,“Adversarial reinforcement learning-based robust access point coordination against uncoordinated interference,” Proc. the 92nd IEEE Vehicular Technology Conference (VTC2020-Fall), Nov. 2020.
2. Tomoya Sunami, Takayuki Nishio, Masahiro Morikura, and Koji Yamamoto,“Training data generation for RSSI-based localization with camera object detection,”Proc. ICETC, Dec. 2020.
3. Kazuto Yano, Eiji Nii, Kenta Suzuki, and Koji Yamamoto, “Timestamp synchronization of received frames among multiple wireless LAN nodes for robust access point coordination,” Proc. of the 23rd International Conference on Advanced Communications Technology (IEEE ICACT 2021), Feb. 2021.
4. Takashi Imanaka, Mai Ohta, and Makoto Taromaru, “Channel selection with multi-armed bandit algorithm based on delay time,”2021 International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC 2021), Dec. 2021.
5. Takamochi Kanda, Yusuke Koda, Koji Yamamoto, and Takayuki Nishio, “ACK-less rate adaptation for IEEE 802.11bc enhanced broadcast services using sim-to-real deep reinforcement learning,” Proc. the 19th IEEE Annual Consumer Communications & Networking Conference (CCNC 2022), Online, Jan. 2022.
6. Ryosuke Hanahara, Sohei Itahara, Kota Yamashita, Yusuke Koda, Aihito Taya, Takayuki Nishio, and Koji Yamamoto, “Frame-capture-based CSI recomposition pertaining to firmware-agnostic WiFi sensing,” Proc. the 19th IEEE Annual Consumer Communications & Networking Conference (CCNC 2022), Jan. 2022.
7. Kazuto Yano, Kenta Suzuki, Babatunde Segun Ojetunde, and Koji Yamamoto, “A study on update frequency of Q-learning-based transmission datarate adaptation using redundant check information for IEEE 802.11ax wireless LAN,” Proc. the 4th International Conference on Artificial Intelligence in Information and Communication (ICAIIC 2022), Feb. 2022.
8. Babatunde Segun Ojetunde and Kazuto Yano, “Optimizing Q-learning-based access control scheme based on Q-table compression method,” Proc. IEEE International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications（PIMRC 2022）Workshop, Sep. 2022.
9. Hiroki Shimomura, Yusuke Koda, Takamochi Kanda, Koji Yamamoto, Takayuki Nishio, and Akihito Taya, “Vision-aided frame-capture-based CSI recomposition for WiFi sensing: A multimodal approach,” Proc. the 20th IEEE Annual Consumer Communications & Networking Conference (CCNC 2023), Jan. 2023.
10. Takashi Imanaka, Mai Ohta, Makoto Taromaru, “Channel Access Control Instead of Random Backoff Algorithm,” Proc. the 5th International Conference on Artificial Intelligence in Information and Communication (ICAIIC 2023), Feb. 2023.

その他の誌上発表

1. 山本高至、西尾理志、守倉正博、“冗長検査情報による通信品質要因解析”、京都大学電気関係教室技術情報雑誌「cue」No.44 p. 28（2020年9月）
2. 紀平悠人、香田優介、山本高至、西尾理志、守倉正博、“無線LANのための敵対的強化学習による干渉回避”、京都大学第15回ICTイノベーション（2021年2月）
3. 山本高至、“送信区間履歴に基づくフレーム損失要因解析”、京都大学電気関係教室技術情報雑誌「cue」No.46 p. 30（2021年9月）

口頭発表

1. 矢野一人、鈴木健太、山本高至、太田真衣、“通信品質要因解析に基づく高効率通信制御に向けた冗長検査情報の収集に関する一検討、”電子情報通信学会技術研究報告、RCS2019-343（東京都目黒区）（2020年3月）
2. 太田真衣、山本高至、矢野一人、太郎丸真、“冗長検査情報を用いる通信品質要因解析に基づく無線アクセス技術の研究開発”、電子情報通信学会技術研究報告、SRW2019-81（東京都目黒区）（2020年3月）
3. 山本高至、紀平悠人、香田優介、西尾理志、守倉正博、“無線LANにおける冗長検査情報による通信品質要因解析”、電子情報通信学会総合大会、B-5-147（東広島市）（2020年3月）
4. 西尾理志、角南智也、守倉正博、山本高至、“カメラによる物体検出を活用した無線LANトラヒック制御の検討”、電子情報通信学会総合大会、B-15-46（東広島市）（2020年3月）
5. 山本高至、“冗長検査情報を用いる通信品質要因解析に基づく無線アクセス技術の研究開発”、第1回 電波利活用強靭化に向けた電波COEシンポジウム（オンライン）（2020年6月）
6. 今中崇詞, 太田真衣, 太郎丸真, 山本高至, 矢野一人, “[依頼講演]送信パケット長に応じたチャネル選択手法の検討 ～ 冗長検査情報を用いる通信品質要因解析に基づく無線アクセス技術の研究開発 ～”、電子情報通信学会技術研究報告、SRW2020-14, pp. 27—30（オンライン）（2020年8月）
7. 角南智也、西尾理志、守倉正博、山本高至、“カメラによる物体検出を用いたRSSI位置推定用学習データ自動生成”、電子情報通信学会ソサイエティ大会 B-15-21（オンライン）（2020年9月）
8. 今中崇詞, 太田真衣, 太郎丸真, “強化学習を用いたチャネル選択手法の一検討,” 電子情報通信学会ソサイエティ大会B-17-17（オンライン）（2020年9月）
9. 紀平悠人、香田優介、山本高至、西尾理志、守倉正博、“無線LANのための敵対的強化学習による干渉回避”、電子情報通信学会技術研究報告、SeMI2020-25, pp. 43—46（オンライン）（2020年11月）
10. 山本高至、西尾理志、守倉正博、太田真衣、太郎丸眞、矢野一人、鈴木健太、新居英志、“冗長検査情報を用いる通信品質要因解析に基づく無線アクセス技術の研究開発”、ATRオープンハウス（オンライン）（2020年11月）
11. 今中崇詞、太田真衣、太郎丸真、“周波数共用のための多腕バンディットアルゴリズムを用いたチャネル選択手法の検討”、電子情報通信学会技術研究報告 SR2020-54（オンライン）（2021年1月）
12. 矢野一人、新居英志、鈴木健太、山本高至、“高効率無線LANアクセス制御のための冗長検査情報収集システムの開発”、電子情報通信学会技術研究報告、RCS2020-204（オンライン）（2021年3月）
13. 矢野一人、新居英志、鈴木健太、山本高至、“高効率無線LANアクセス制御のための冗長検査情報収集システムの設計”、2021年電子情報通信学会総合大会B-5-120（オンライン）（2021年3月）
14. 山本高至、西尾理志、田谷昭仁、太田真衣、太郎丸眞、矢野一人、鈴木健太、新居英志、OJETUNDE Babatunde、冗長検査情報を用いる通信品質要因解析に基づく無線アクセス技術の研究開発”、第2回 電波利活用強靭化に向けた電波COEシンポジウム（オンライン）（2021年6月）
15. 神田高望、香田優介、紀平悠人、山本高至、西尾理志、“深層強化学習を用いたIEEE 802.11bcのためのACK-Lessレート制御の提案”、電子情報通信学会ソサイエティ大会B-5-62（オンライン）（2021年9月）
16. 近藤綜太、山本高至、香田優介、山下皐太、西尾理志、田谷昭仁、“ビームフォーミングフィードバックを用いたワイヤレスセンシングにおける推定精度へのサブキャリア数の影響”、電子情報通信学会ソサイエティ大会B-15-11（オンライン）（2021年9月）
17. 山本高至、三枝茉由、近藤綜太、西尾理志、田谷昭仁、矢野一人、“送信区間履歴に基づく無線LAN干渉源判定”、電子情報通信学会技術研究報告、RCS2021-141（オンライン）（2021年10月）
18. 山本高至、西尾理志、田谷昭仁、太田真衣、太郎丸眞、矢野一人、鈴木健太、OJETUNDE Babatunde、“冗長検査情報を用いる通信品質要因解析に基づく無線アクセス技術の研究開発”、ATRオープンハウス（オンライン）（2021年11月）
19. 花原遼祐、板原壮平、山下皐太、香田優介、田谷昭仁、西尾理志、山本高至、“フレームキャプチャからのCSI復元によるWiFiセンシング”、電子情報通信学会技術研究報告、SeMI2021-47（東京都港区）（2021年11月）
20. 近藤綜太、山本高至、香田優介、山下皐太、西尾理志、田谷昭仁、“ビームフォーミングフィードバックを用いたワイヤレスセンシングにおける端末配置の推定精度への影響”、電子情報通信学会技術研究報告、SeMI2021-46（東京都港区）（2021年11月）
21. 山本高至、“［招待講演］機械学習・無線LANセンシングによる通信品質要因解析”、電子情報通信学会技術研究報告、RCS2021-190（奈良県奈良市）（2021年12月）
22. 板原壮平、西尾理志、山本高至、“ビームフォーミングフィードバックを用いたモデル駆動な出射角推定の検討”、電子情報通信学会技術研究報告、SeMI2021-68（長野県下高井郡）（2022年1月）
23. 近藤綜太、板原壮平、山下皐太、山本高至、香田優介、西尾理志、田谷昭仁、“双方向ビームフォーミングフィードバック行列を用いたワイヤレスセンシングの精度向上手法”、電子情報通信学会技術研究報告、SeMI2021-69（長野県下高井郡）（2022年1月）
24. 神田高望、香田優介、紀平悠人、山本高至、西尾理志、“深層強化学習を用いた IEEE 802.11bc のための ACK-Lessレート制御の検討”、電子情報通信学会技術研究報告、SeMI2021-74（長野県下高井郡）（2022年1月）
25. 角南智也、板原壮平、香田優介、西尾理志、山本高至、“コンピュータビジョンによる単一アンテナかつ単一アンカーを用いたRSSI端末位置推定”、電子情報通信学会技術研究報告、SeMI2021-75（長野県下高井郡）（2022年1月）
26. 矢野一人、鈴木健太、オジェツンデ ババツンデ、山本高至、“冗長検査情報を用いたIEEE 802.11ax無線LAN向けアクセス制御・伝送レート制御の性能評価”、電子情報通信学会技術研究報告、SR2021-81（オンライン）（2022年1月）
27. 矢野一人、鈴木健太、オジェツンデ ババツンデ、今中崇詞、太田真衣、太郎丸真、“IEEE 802.11無線LAN向け多腕バンディットアルゴリズムを用いた送信チャネル選択方式の検討”、電子情報通信学会技術研究報告、SR2021-100（オンライン）（2022年3月）
28. 山本高至、西尾理志、田谷昭仁、太田真衣、太郎丸眞、矢野一人、鈴木健太、OJETUNDE Babatunde、森敬一朗、“冗長検査情報を用いる通信品質要因解析に基づく無線アクセス技術の研究開発”、ワイヤレステクノロジーパーク2022（東京都江東区）（2022年5月25−27日）
29. 山本高至、西尾理志、田谷昭仁、太田真衣、太郎丸眞、矢野一人、OJETUNDE Babatunde、森敬一朗、“冗長検査情報を用いる通信品質要因解析に基づく無線アクセス技術の研究開発”、第3回 電波利活用強靭化に向けた電波 COE シンポジウム（京都府京都市）（2022年6月7日）
30. 下村大貴、神田高望、山本高至、西尾理志、田谷昭仁、“WiFiセンシングのための画像・フレームキャプチャによるチャネル状態情報復元”、電子情報通信学会技術研究報告、SeMI2022-42（石川県金沢市）（2022年7月15日）
31. 矢野一人、オジェツンデ ババツンデ、森敬一朗、今中崇詞、太田真衣、太郎丸真、“IEEE 802.11無線LAN向け多腕バンディットアルゴリズムを用いた送信チャネル選択方式の性能評価”、2022年電子情報通信学会ソサイエティ大会B-17-19（オンライン）（2022年9月7日）
32. 山本高至、西尾理志、田谷昭仁、太田真衣、太郎丸眞、矢野一人、OJETUNDE Babatunde、森敬一朗、“冗長検査情報を用いる通信品質要因解析に基づく無線アクセス技術”、ATRオープンハウス（京都府相楽郡精華町）（2022年10月6−7日）
33. 今中崇詞、太田真衣、太郎丸真、“コグニティブ無線端末間における周波数共用”、電子情報通信学会　超知性ネットワーキングに関する分野横断型研究会 (RISING)（京都府京都市）（2022年10月30日）
34. 山本高至、西尾理志、田谷昭仁、太田真衣、太郎丸眞、矢野一人、OJETUNDE Babatunde、森敬一朗、“冗長検査情報を用いる通信品質要因解析に基づく無線アクセス技術の研究開発”、マイクロウェーブ展2022（神奈川県横浜市）（2022年11月30日−12月2日）
35. 山本高至、西尾理志、田谷昭仁、太田真衣、太郎丸眞、矢野一人、OJETUNDE Babatunde、森敬一朗、“Wireless Access Technology Based on Factor Analysis of Communication Quality Using Redundant Information”、2022 International Conference on Emerging Technologies for Communications (ICETC 2022)（東京都新宿区）（2022年12月1日）
36. 神田高望、近藤綜太、下村大貴、佐藤高史、粟野皓光、山本高至、“WiFiビームフォーミングフィードバックに基づく呼吸数及び心拍数推定に関する検討”、電子情報通信学会技術研究報告、SeMI2022-99（徳島県鳴門市）（2023年1月20日）
37. 近藤綜太、山本高至、西尾理志、田谷昭仁、“ビームフォーミングフィードバックを用いたリアルタイム侵入者検知”、電子情報通信学会技術研究報告、SeMI2022-100（徳島県鳴門市）（2023年1月20日）
38. 下村大貴、神田高望、山本高至、西尾理志、田谷昭仁、“ビームフォーミングフィードバックを用いた見通し判定の検討”、電子情報通信学会技術研究報告、SeMI2022-101（徳島県鳴門市）（2023年1月20日）
39. 矢野一人、森敬一朗、オジェツンデ ババツンデ、今中崇詞、太田真衣、太郎丸真、“IEEE 802.11be無線LAN向け多腕バンディットアルゴリズムを用いた送信チャネル選択方式”、電子情報通信学会技術研究報告、SR2022-78（東京都港区）（2023年1月27日）
40. 山本高至、太田真衣、矢野一人、西尾理志、田谷昭仁、太郎丸眞、OJETUNDE Babatunde、森敬一朗、 “冗長検査情報を用いる通信品質要因解析に基づく無線アクセス技術の研究開発”、電子情報通信学会技術研究報告、SRW2022-66（東京都目黒区、オンライン）（2023年3月3日）
41. 今中崇詞、太田真衣、太郎丸真、“自律分散制御における干渉回避のための送信待機期間の決定法”、2023年電子情報通信学会総合大会B-17-23（埼玉県さいたま市）（2023年3月9日）

受賞

1. Yuto Kihira, VTS Tokyo/Japan Chapter 2020 Young Researcher’s Encouragement Award, “Adversarial reinforcement learning-based robust access point coordination against uncoordinated interference,”Nov. 2020.
2. Tomoya Sunami, IEICE ICETC2020 Best Short Paper Award,“Training data generation for RSSI-based localization with camera object detection,”Dec. 2020.
3. 板原壮平、電気情報通信学会 センサネットワークとモバイルインテリジェンス研究会優秀発表賞、” ビームフォーミングフィードバックを用いたモデル駆動な出射角推定の検討”、2022年7月15日
4. 板原壮平、電気情報通信学会 センサネットワークとモバイルインテリジェンス研究会若手研究奨励賞、” ビームフォーミングフィードバックを用いたモデル駆動な出射角推定の検討”、2022年7月15日