研究発表

入出力バッファ型交換機は、比較的小さい出力バッファで理想的な遅延特性に近似できる優れた特性を持っているが、出力バッファが有限長であるため出力バッファ飽和の問題が生じる。従来、この問題を解決する動作モードとしてBackpressure モードが提案されているが、Backpressureを受けたセルが入力バッファの先頭(HOL)で待たされている時、その後方に並んだセルは目指す出力先のバッファに空きがある場合でも処理できないため、入力での待ち時間が大きくなるという問題点があった。ここでは、b本のフィードバックルールをもつ入出力バッファ型交換機の特性を明らかにした。

2つの入出力バッファ型ATMスイッチを組み合わせホットスポットトラヒック専用ルートを設けた、 2段入出力バッファ型ATMスイッチを提案した。提案方式は、通常はbackpressure(BP)モードを適用した処理を行うが、 BPのサイズが予め設定してある閾値を超えるとシステムはホットスポットが存在すると判断し、 ホットスポットを目指すセルを専用ルートに振り分けることにより、 スイッチ特性の劣化を防いでいる。 ホットスポットとなる出力ポートが時間的に変動する不均一トラヒックに対して、 セル棄却率及び平均システム遅延について計算機シミュレーションによる特性評価を行い、 提案システムの有効性を示した。

平均待ち時間の小さい高速パケット交換として、出力側をいくつかにモジュール化した Shared Concentration and Output Queueing(SCOQ)出力バッファ型交換機が提案されているが、スイッチングモジュール数を小さくすると、バッチャーバンヤン網での棄却率が高くなってしまうという問題があった。ここでは、シフタと中間バッファを設けることにより、バッチャーバンヤン網でのパケットの競合による棄却を防ぎ、全パケット棄却率を小さくできる、シフタと中間バッファを用いたSCOQ交換機を提案した。

仲上フェージングチャネルにおいて、誤り訂正符号を用いた直接拡散(DS)CDMAのビット誤り率特性を解析した。周波数選択性フェージング及びマルチパスフェージング下で、差動PSKをリードソロモン符号化に消失誤り復号化を適用し、非同期復調を行なう場合の、ビット誤り率の下界と、 同時ユーザ数を求めた結果、消失誤り復号化を用いることにより、ビット誤り率特性を大幅に向上でき、同時ユーザ数も増加できることが示された。

通信システムの誤り率特性を改善する方法としてブロック符号化変調方式が提案されている。焦点化符号化(Focused code)は最適なブロック符号化方法として提案されている。この符号化方法を用いると、一般的な通信路誤りとまれに生じる通信路誤りに対して異なる保護レベルを与えることができる。これまで、AWGN通信路における焦点化符号化を用いたMPSKの誤り率特性の解析がされているが、フェージング通信路における焦点化符号化を用いたMPSKの誤り率特性が解析されていなかった。ここでは、 フェージング通信路における焦点化符号化MPSKの特性を明らかにした。

拡張prime系列符号を用いた光同期PPM/CDMA方式において、干渉キャンセラを提案した。提案方式では、同一グループ内のユーザに対する参照信号として1グループ内の拡張prime系列符号一つを用いるため、干渉キャンセラの無い方式と比べ総ユーザ数はP^2からPだけ減少してしまうが、干渉除去は所望信号から参照信号を引くことで達成される。キャンセラ付き光同期PPM/CDMA方式について、光検出器の入出力特性をポアソン過程と仮定して、ビット誤り率の上界を求めた結果、提案する干渉キャンセラの有効性が示された。

マルチキャリアトレリス符号化変調方式は、インターリーブを用いることなく一種の周波数ダイバーシチ効果を得ることができ、遅延時間に制限のある陸上移動音声通信などに適した変調方式である。しかしながら、マルチキャリアトレリス符号化した低速周波数ホッピング(SFH)を用いた16QAM方式は、耐干渉性に乏しいため、セルラシステムなどに適用する際には、何らかの方策が必要とされる。ここでは、重み付けユークリッド距離最小復号を行なうことにより、耐干渉性を向上させる耐干渉復号法を改良した耐干渉復号法を提案した。

高旋回飛行物体の追随に、従来2ステージカルマンフィルタが有効とされているが、目標物体が直線飛行している時には2次元カルマンフィルタと、高旋回(マニューバ)している時には3次元カルマンフィルタを、切替えるのに用いるマニューバ検出器の最適化が困難であり、またその最適値は目標物体の飛行軌跡や観測雑音の分散等によって異なるという欠点があった。ここでは2ステージカルマンフィルタのマニューバ検出器に、カルマンフィルタ設計時の予測誤差で正規化した観測雑音を、評価関数として用いた、アダプティブ2ステージカルマンフィルタを提案した。

Discarding Policyを適用したモデルに、Backpressure(BP)モードを用いることにより、即時性と確実性の異なる要求を持つ2種のパケットを交換する入出力バッファ型交換機モデルを提案した。提案モデルは、即時パケットを入力側及び出力側で優先的に処理することにより、即時パケットの平均系内時間を減らし、待時パケットに対してBPモードを用いることにより、待時パケットのパケット棄却率を低減させることができる。平均系内時間およびパケット棄却率特性を、理論解析と計算機シミュレーションにより評価した結果、提案方式の有効性が示された。

Backpresure(BP)モードを適用した入出力バッファ型ATM交換機において、BPサイズが大きくなったセルに対してQueue loss(QL)モードを適用し、ホットスポットトラヒックによる特性の劣化を防ぐシステムがこれまでに提案されている。 ここでは、時間的に変動するホットスポットトラヒックについて考え、QLモードの併用を開始するBPサイズの閾値と、QLを適用するセルのBPサイズ及びQLモードの併用を終了するBPサイズの閾値を、別々に設定するシステムを提案した。

波長分割多重(WDM)方式を用いたスター型光ネットワークにおいて、1タイムスロットをさらに細かいミニスロットに分割し、複数の短いパケットから構成される通報を扱うことにより、きめ細かな通報長のトラヒックに対応できるパケット交換プロトコルを提案した。提案プロトコルのスループット及び平均系内時間について計算機シミュレーションにより特性評価を行なった結果、提案プロトコルは、1タイムスロット中に複数のパケットを転送することで、チューニング時間の影響を受けずに、きめ細かな通報長のトラヒックを扱う柔軟なネットワークを構築できることが示された。

バンヤン網の入力に中間バッファを用いることにより、シフタを用いることなく、バンヤン網の入力で同じ出力を目指すパケットの競合による棄却を防ぐことのできる、SCOQ交換機モデルを提案した。提案モデルでは、バンヤン網の入力でパケットの競合が起きた場合に、中間バッファで待機させることにより、パケットの棄却率を低減できる。パケット棄却率と平均待ち時間について理論解析と計算機シミュレーションを行なった結果、提案方式は、従来のSCOQ交換機及びシフタと中間バッファを用いたSCOQ交換機と比べ、パケットの棄却率と平均待ち時間特性を改善できることが示された。

従来、フェーズドアレイアンテナを用いたTWS(Track-While-Scan)による目標追随において、α-βフィルタが使用されているが、目標物体が急峻な動きをした場合に、線形予測により目標物体の位置推定及び予測を行なうため予測誤差が増大する。そこで追随性の向上のため、目標物体が急峻な動きをした場合、飛行軌跡を直線ではなく楕円の弧とみなす一般化Hough変換による楕円予測を併用したα-βトラッキングフィルタを提案した。計算機シミュレーションを行なったの結果、提案方式は、従来のα-βフィルタ、カルマンフィルたよりトラッキング特性がすぐれていることが示された。

室内拡散反射赤外線通信路においてFM2次変調を用いたサブキャリア多重(SCM/FM)方式を提案した。提案方式は複数の信号を多重しているが、FM2次変調により光変調度が一定となるため、特に多重信号数が大きい場合に大きく影響するレーザの非線形性による相互変調歪み(IMD)のを緩和することができる。さらに室内拡散反射通信路においてはマルチパスによるシンボル間干渉(ISI)の影響が大きくなる。

光CATV等の広帯域加入者分配網への適用が期待される副搬送波多重(SCM)方式において、チャネル数やシステム容量を制限する要因である光源の位相雑音と相互変調歪みの除去を目的として、コヒーレンス多重を用いた副搬送波光伝送方式を提案した。提案方式では、光増幅器をプリアンプとして適用して受信感度の改善を図っている。さらに、送信機において、情報信号である無線信号の積分器出力で光搬送波を位相変調した後、周波数シフタで参照光の光周波数との間に周波数差を付けることによって、受信機でのFM波の再生を可能とした。

不均一トラヒックの一つであるホットスポットトラヒック下におけるATM交換機の解析が数多く行なわれているが、これらは全てホットスポットの数が1つだけでその場所やトラヒックの偏りが常に同じであるという仮定を用いていた。ここでは、ホットスポットの数、位置、トラヒックの偏りが時間的に変動するホットスポットトラヒックを考え、セル棄却率及び平均システム遅延について理論的に解析を行なった。その結果、様々な条件を持つホットスポットトラヒックにおけるセル棄却率、平均システム遅延、及び最適なバッファ配分値などを求めることが可能となった。

仲上フェージングチャネルにおいて、誤り訂正符号を用いた直接拡散(DS)CDMAのビット誤り率特性を解析した。周波数選択性フェージング及びマルチパスフェージング下で、差動PSKをリードソロモン符号化に消失誤り復号化を適用し、非同期復調を行なう場合の、ビット誤り率の下界と, 同時ユーザ数を求めた結果、消失誤り復号化を用いることにより、ビット誤り率特性を大幅に向上でき、同時ユーザ数も増加できることが示された。

入出力バッファ型交換機は、比較的小さい出力バッファで理想的な遅延特性に近似できる優れた特性を持っているが、出力バッファが有限長であるため出力バッファ飽和の問題が生じる。従来、この問題を解決する動作モードとしてBackpressure モードが提案されているが、Backpressureを受けたセルが入力バッファの先頭(HOL)で待たされている時、その後方に並んだセルは目指す出力先のバッファに空きがある場合でも処理できないため、入力での待ち時間が大きくなるという問題点があった。ここでは、b本のフィードバックをもつ入出力バッファ型交換機の特性を明らかにした。

平均待ち時間の小さい高速パケット交換として、出力側をいくつかにモジュール化した Shared Concentration and Output Queueing(SCOQ)出力バッファ型交換機が提案されているが、スイッチングモジュール数を小さくすると、バッチャーバンヤン網での棄却率が高くなってしまうという問題があった。ここでは、シフタと中間バッファを設けることにより、バッチャーバンヤン網でのパケットの競合による棄却を防ぎ、全パケット棄却率を小さくできる、シフタと中間バッファを用いたSCOQ交換機を提案した。

ライスフェージングと仲上フェージング下において、複数の同一チャネル間干渉が存在する場合の、トレリス符号化8PSKのビット誤り率特性を理論解析した。結果として、トレリス符号化8PSKのBER特性は、信号対干渉電力比の値が大きい程改善され、干渉波の数が多いほど劣化することが示された。