国際会議 · 2025

On the Impact of Terrain Types in Deep Neural Network-Based Surrogates of Radio Maps

Fukuharu Tanaka , Takamasa Higuchi , Masaki Takanashi , Tatsuya Amano , Hamada Rizk , Akira Uchiyama , Akihito Hiromori , Hirozumi Yamaguchi

2025 Fifteenth International Conference on Mobile Computing and Ubiquitous Networking (ICMU), 2025, pp. 1-6

DOI: 10.23919/ICMU65253.2025.11219164

Abstract

Radio maps, encoding wireless propagation characteristics over a region of interest, have been harnessed as a powerful tool to optimize various aspects of wireless communication systems. Generation of wide-scale radio maps is often a time-consuming process, necessitating extensive wireless propagation simulations and/or measurement campaigns. This hinders its applicability to vehicle-to-everything (V2X) communications, where wireless propagation environment may frequently change over time due to vehicle mobility. Surrogate models by Deep Neural Networks (DNNs) have emerged as a potential solution for low-latency path-loss estimation, yet most of the existing models in the literature are tuned to specific terrain types, lacking generalizabity to different kinds of terrains. In this work, we aim to develop a terrain-aware surrogate model for radio-map prediction that can robustly handle diverse propagation environments. To this end, we first analyze the internal behavior of a state-of-the-art DNN backbone, RadioUnet, to examine how terrain types are reflected in its latent space. Visualizing bottleneck features with UMAP reveals three distinct clusters—urban areas, forested plains, and sloped terrains. We also observe that prediction errors increase in tree-covered areas and near steep slopes or building edges, suggesting the need for terrain-specific modeling. As a first step in this direction, we introduce a simple multitask framework where the model jointly predicts terrain class and path-loss using a shared encoder. This explicit terrain supervision improves prediction accuracy when the dataset or model size is small.

解説

電波マップというのは、ある地域のどこでどれくらい電波が減衰するかを地図の形にまとめたもので、基地局の置き方や通信の制御を決めるための基礎資料になります。ただ、これを広い範囲で作るには大量の伝搬シミュレーションか実測が要り、時間がかかります。車が動くたびに周囲の環境が変わる車車間通信では、その遅さが致命的になります。

そこで深層ニューラルネットワークによる代理モデルを使って伝搬損失を素早く推定する研究が進んでいますが、既存のモデルは特定の地形に合わせて調整されていることが多く、別の地形に持っていくと精度が落ちます。

本研究は、地形の違いを扱える代理モデルを目指して、まず既存の代表的なモデルである RadioUnet の内部で地形がどう表現されているかを調べています。ボトルネック層の特徴を UMAP で可視化すると、市街地、樹木のある平地、傾斜地という三つのまとまりに分かれることが分かりました。UMAP というのは高次元の特徴を人が見られる二次元に落とす手法で、モデルが内部で何を区別しているかを覗くのに使われます。

さらに、誤差が大きくなるのは樹木に覆われた場所や急な斜面、建物の縁の近くだと分かりました。ここから、地形ごとに扱いを変える必要があるという見立てが立ちます。その第一歩として、共有エンコーダを使って地形の種類と伝搬損失を同時に予測するマルチタスク構成を導入したところ、データセットやモデルの規模が小さいときに予測精度が改善しました。地形を明示的に教えることが効くという結果です。

災害時LoRaネットワークのための環境認識型分散スケジューリング

Yuto Inaba, Tatsuya Amano, Akihito Hiromori, Hirozumi Yamaguchi

2026 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops and other Affiliated Events (PerCom Workshops), SPT-IoT 2026, pp. 1366–1371

DOI 10.1109/PerComWorkshops68308.2026.11585469

災害通信LoRa +4

災害現場画像要約のための軽量Vision-Language Model

Hibiki Yoshizaki, Akira Uchiyama, Akihito Hiromori, Mineo Takai, Hirozumi Yamaguchi

2026 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops and other Affiliated Events (PerCom Workshops), PerconAI 2026, pp. 1203–1208

DOI 10.1109/PerComWorkshops68308.2026.11585419

セマンティック通信災害対応 +4

物理モデル統合型深層学習による都市の土砂災害予測

Ren Ozeki, Hamada Rizk, Hirozumi Yamaguchi

2026 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops and other Affiliated Events (PerCom Workshops), URBSENSE 2026, pp. 1094–1099

DOI 10.1109/PerComWorkshops68308.2026.11585337

土砂災害予測物理モデル統合学習 +3

超大規模衛星群の精密編隊飛行に向けたシミュレーションフレームワーク

Tatsuya Amano, Akihito Hiromori, Hirozumi Yamaguchi, Sumio Morioka

2026 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops and other Affiliated Events (PerCom Workshops), PerVehicle , pp. 230–235

DOI 10.1109/PerComWorkshops68308.2026.11585321

衛星編隊飛行分散シミュレーション +4

レイトレーシング駆動型ISACレーダによるパターンベース車両認識

Heetae Jin, Akira Uchiyama

2026 IEEE International Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops and other Affiliated Events (PerCom Workshops), PerRad 2026, pp. 328–333

DOI 10.1109/PerComWorkshops68308.2026.11585327

ISACBeyond 5G +4

A Questionnaire-Only Counterfactual Machine Learning Approach to Assess the Spatial Impact of Green Mobility Vehicles in Urban Parks

Rami Naeem, Srikant Manas, Tatsuya Amano, Hirozumi Yamaguchi

ICDCN 2026 Workshop: IWNDSC2026

DOI 10.1145/3737611.3776620