研究発表

入出力バッファ型ノンブロッキングATM交換機は、平均系内時間や最大スループットにおいて優れた特性を持つが、出力バッファでオーバーフローしたセルを破棄するQueue Loss (QL)モードを用いたモデルでは、同時に同一の出力ポートへ送ることのできる最大セル数mが大きくなるにつれて、出力側でのセル棄却率が大きくなるという問題点があった。 ここでは、QLモードを適用した入出力バッファ型ノンブロッキングATM交換機において、出力待ち行列長に閾値を設け、閾値を超えた場合には、mの値を小さくすることにより、出力側で特性改善を図った。

入出力バッファ型交換機において、出力バッファ内に入力できないセルに対しBackpressure (BP)を与え、入力側処理装置内で待たせることにより、出力側でのセル棄却を防ぐBPモードが提案されている。 しかし, BPモードを用いたモデルでは, 到着率が他のポートより高いホットスポットからのBPを受けたすべての入力ポートが輻輳し、システム全体の特性劣化が問題となっていた。ここでは、不均一トラヒックにおいて、BPの大きさがある閾値を越えたポートに対して、出力バッファに入力できないセルを棄却するQueue Lossモードを併用した方式を提案した。

アダプティブアレーを用いたスロット非固執型CSMA方式において、スループットを改善を図るために、ストップシグナルを用いた方式を提案した。従来方式では、受信されたパケットの伝送が終了しても、干渉パケットの伝送が終了するまではチャネルが使用できなかったが、理論解析および計算機シミュレーションの結果、提案方式では、捕捉パケットの受信が終了した時点もしくは受信が失敗した時点で、基地局がストップシグナルを送信することにより、チャネルを使用できない時間を短くすることができ、スループットを改善できることが示された。

無線統合マルチプルアクセス(WIMA)方式において、音声/データ統合衛星通信におけるランダム/予約複合アクセス方式のデータパケット遅延解析を行なった。データトラヒックが小さい時は、予約スロットのうちの1スロットにアロハスロットを適用し、トラヒックが大きい場合、はすべて予約スロットを適用する方式について、データパケット遅延特性の理論解析および計算機シミュレーションを行なった。その結果、低トラヒックでは、予約アクセス方式よりも低い遅延が得られ、高トラヒックにおいても、従来の遅延特性を維持できることが分かった。

抑止波検知多重アクセス(ISMA)方式 は、複数の端末が1つの基地局へ単一チャネルを利用してパケットを送信するランダムアクセス方式の中でも高いスループットが得られる方式として知られているが、従来の方式では全てのパケットを平等に扱っており、優先権を有する多種のトラヒックに対して各々の要求に答えることはできなかった。ここでは、基地局が複数のIdleSignal を時間差をつけて送信することにより、優先権を有するトラヒックに対応できるISMA方式を提案し、スループット・遅延特性を理論解析と計算機シミュレーションにより求めた。

直接検出光同期CDMA方式に誤り訂正符号としてReed-Solomon(RS)符号と畳み込み符号を適用し、その有効性を評価した。その結果、非符号化の問題点であったチャネル干渉の影響を緩和でき、大幅にビット誤り率を改善できることを示した。また情報変調にM-ary PPMを用いた場合、Mが大きいときにはReed-Solomon(RS)符号を、Mが小さいときには畳み込み符号が有効であることを示した。

ノンブロッキング交換機における平均待ち時間を小さくするために、入力バッファ制御方式を提案し,従来のFIFO方式やLongest Queue方式と特性比較した。また、競合時に同時に送ることができるパケット数を変化させた時の平均待ち時間に与える影響について、近似解析を行なった。さらに、入出力バッファ型交換機において入力バッファ制御方式と合わせた時の平均待ち時間への影響について検討を行なった。

レイリーフェージング条件下における誤り率特性の改善を目的として、時間拡散変調に差動符号化QPSK(DQPSK)と遅延検波を用いた、時間拡散DQPSK遅延検波方式を提案した。提案方式では、時間拡散されたシンボルを、位相差に割り当てることにより遅延検波を可能にしている。計算機シミュレーションにより、レイリーフェージングチャネルにおける提案方式の誤り率特性の検討を行なった結果、提案方式は、周波数利用率の等しい無符号化DBPSKと比較して、BER=10-2において約.5dB,BER=10-3において約7dBの改善がえられることが示された。

直接検出光通信路における差動パルス位置変調(DPPM)方式のフレーム同期について解析を行なった。まず、受信機でスロット同期が得られていると仮定した場合のDPPM方式の2つのフレーム同期則を導き、次に、これらの同期則を用いたDPPM方式のフレーム同期確率の計算機シミュレーションを行い、PPM方式と比較した。その結果、DPPM方式はシンボル長が一定でないためフレーム長も一定でなく、PPM方式に比べてフレーム同期が難しくなるが、DPPM方式のシンボルあたりの平均スロット数は、PPM方式に比べて少なくなることが示された。

複数種類のパケットを有するトラヒックに対して、多重自己ルーティング交換機の入力バッファと交換機ネットワーク上のスイッチ要素に、非割り込み優先処理方式と優先権パス設定方式をそれぞれ適用したモデルを提案した。提案モデルの各優先クラスの入力側平均遅延時間について、理論解析と計算機シミュレーションにより評価し、提案モデルでは、優先クラスに対応した異なる遅延時間が得られることを示した。

コヒーレントSCM光伝送方式は、アナログ／ディジタル全ての変調信号の多チャネル伝送が可能なため、光CATV、B-ISDN等への適用が期待されているが、光搬送波の位相雑音のため搬送波対雑音比(CNR)が劣化し、また変調指数を大きくしたり、チャネル数を増やすと相互変調歪みが増大する問題がある。ここでは、原理的に位相雑音が除去可能で、相互変調歪みを生じない、コヒーレンス多重化副搬送波光伝送方式を提案し、送信側で光周波数をシフトすることで、受信端でのFM復調を可能とした。

直接検出光PPM/同期CDMA方式においては、同時アクセスユーザ数を増やすために、同一チャネル間干渉の低減が求められる。ここでは、PPMを情報変調に用いたキャンセラー付き直接検出光同期CDMA方式の理論解析を、number-state光子計数分布モデルにおいて、拡張prime系列符号を用いて行ない、OOK/同期CDMA、PPM/同期CDMA方式、キャンセラーを適用したOOK/同期CDMA方式と誤り率特性を比較した。その結果、キャンセラーを適用することによる誤り率の改善の度合は、OOK/同期CDMA方式よりもPPM/同期CDMA方式の方が大きく、優れた誤り率特性が得られることが示された、またprime系列数Pの値を誤り率特性が得られることが示された。またprime系列数Pの値をり率が改善されることを示した。

直接検出光CDMA方式の誤り率特性を改善する方式として、光相関器の前後に光ハードリミッタを2段配置する新しい光受信機を提案した。拡散符号として拡張prime系列、1次変調方式としてOOKを用いた同期CDMA方式に対し、提案受信機を用いた場合の誤り率特性を解析した結果、提案受信機は、同時アクセスユーザ数がそれほど多くないときに、誤り率特性の改善に有効であることを示した。

遅延検波方式の移動通信への有効性に注目し、遅延検波が可能なトレリス符号化16値差動符号化振幅/位相変調方式(TC-16DAPSK)を提案トレリス符号化16値差動符号化振幅/位相変調方式(TC-16DAPSK)を提案グチャネルにおけるビット誤り率特性の評価を行なった。その結果、トレリス符号化を用いることにより、遅延検波による劣化を改善できることを示した。また、ドップラー周波数とシンボルインターリーバのインターリーブサイズとの関係を考察した。

光直接検出通信路における差動パルス位置変調(DPPM)方式について、シンボル長の変動に対応できる同期則を用い、さらに最大フレーム長の制限を加えた場合のフレーム同期の解析を行なった。また、各スロットにおける光受信機の出力としてポアソン計数過程を仮定した場合のDPPM方式のフレーム同期確率を、計算機シミュレーションにより求め、従来のDPPM方式のフレーム同期確率、PPM方式のフレーム同期確率と比較した。その結果、DPPM方式は、最大フレーム長の制限を加えることにより、従来のフレーム同期則より低エネルギーですぐれた特性をえることが示された。

光マイクロセル移動通信方式の制御局-基地局回線で用いられるSCM光伝送方式では、チャネル数の増大とともに相互変調歪み(IMD)が急激に増大する。一方コヒーレンス多重化(CM)光伝送方式では、チャネル数の増大とともにビート雑音数が増大してしまう。これらを解決するため、コヒーレンス多重化／副搬送波多重(CM/SCM)方式を提案し、プリアンプを用いた場合の下り回線の受信CNRの理論解析を行い、最大接続可能基地局数の観点からSCM、CM、CM/SCMの３方式を比較検討した。

直接検出光PPM/同期CDMA方式においては、同時アクセスユーザ数を増やすために、できるためには、同一チャネル間干渉の低減が求められる。ここでは、PPMを情報変調に用いたキャンセラー付き直接検出光同期CDMA方式の理論解析を、number-state光子計数分布モデルにおいて、拡張prime系列符号を用いて行ない、OOK/同期CDMA、PPM/同期CDMA方式、キャンセラーを適用したOOK/同期CDMA方式と誤り率特性を比較した。

マルチホップネットワークにおいて、あるノードが破損したときに、そのノードとリンクで結合しているノードも一定の割合で破損させてしまう、相関破損が起こった場合のネットワーク結合率について、理論的に解析を行なった。その結果、相関破損をしない場合にランダムネットワークより大きい結合率を持っているレギュラーネットワークは、破損の相関性が強まるにつれて、逆にランダムネットワークよりも結合率が小さくなることが明らかになった。

複数の端末から一つの基地局へ、一つのチャネルを共有してパケットを送信するマルチアクセス無線パケット通信においては 送信タイミングの制御方式が重要である。ここでは、パケット予約ランダムアクセス(PRMA)方式に対し複数の優先権を有するバースト的なトラヒックを考慮した場合の特性を評価した。また、各端末内のバッファでのパケットの滞在時間に上限を設け、許容時間を超えたパケットを破棄するモデルを提案し、遅延・スループット特性を計算機シミュレーションによって評価し、滞在時間を制限することにより、各特性を改善できることを示した。

2ブランチの選択合成(SC)ダイバーシチおよび最大比合成(MRC)ダイバーシチを用いた、トレリス符号化PSK方式の、相関のあるレイリーフェージングチャネルにおける誤り率特性を理論解析した。SCダイバーシチおよびMRCダイバーシティを用いたトレリス符号化8PSKにおいて、伝達関数を用いて誤り率の上界を求め、数値解析を行なった結果、フェージング相関パラメータの増加に伴い、ダイバーシチ利得が減少するが、MRCダイバーシチを用いた方が、SCダイバーシチに比べて、大きなダイバーシチ利得が得られることを示した。