論文

ARP法において、端末の移動によるRPの乱れから生じる周波数利用効率の劣化の対策として、新しい周波数割当法(RP再構成型ARP法)を提案した。提案方式は、通常のARP法に加え、各端末の使用チャネルを検索順がより早いチャネルに随時切替える方式であり、チャネル切替えにより、端末の移動によるRPの乱れの修正を図っている。計算機シミュレーションにより、呼損率、強制切断率及びRPの乱れの評価を行った結果、提案方式ではARP法に比べ、呼損率,強制切断率共に3 % 以下となるようにした時に、1.3倍のトラフィックを収容できることを確認し、 提案方式の有効性を示した。

ノックアウト集線網及びセルフィルタの総数を削減しつつ、大規模なマルチキャストATMスイッチを構築するために、小モジュール化したノックアウト集線網を拡張バンヤン網を用いて多段接続したノックアウト拡張バンヤンマルチキャストATMスイッチを提案した。提案モデルでは、ステージごとに分岐によるセルコピーとセルフィルタのフィルタリングによるセルルーチングを交互に行っているため、一つのスイッチ構造内でセルコピーとセルルーチングを同時に行うことができ、高速で高スループットなスイッチングが可能となる。まず、提案モデルと従来モデルのノックアウト集線網及びセルフィルタの総数の比較を行い、提案モデルでは両者の総数を大幅に削減でき、大規模なマルチキャストATMスイッチに適していることを示した。また、提案モデルのセル棄却率特性とシステム遅延特性を理論解析及び計算機シミュレーションにより求め、ノックアウト集線網によるセル棄却率の影響が大きい範囲では、ノックアウト集線網の出力数を増加させることによって、システム遅延を劣化させずにセル棄却率を改善でき、出力バッファのオーバーフローによるセル棄却の影響が大きい範囲では、出力バッファサイズを増加させることによってセル棄却率を改善できることを示した。

W-CDMAシステムにおいて、マルチユーザ検波を行うためのRBF( Radical Basis Function)ネットワークを利用したアダプティブアレーアンテナを提案した。従来の アレーアンテナシステムはマッチドフィルタ出力信号を利用して重みを計算するが、提案方式では、RBFネットワーク出力信号を利用して重みの計算を行う。RBFはニューラルネットワークの一種であり、並列操作を行う比較的簡単な演算処理装置で相互に接続されたネットワーク構成のため、簡単な非線形演算処理で高いコンピュータ演算処理ができる。よって、提案方式は、出力信号を利用して、マッチドフィルタを利用した従来のCCM-SMIより正確なチャネル応答を得ることが可能となる。シミュレーショ ン結果より、優れた誤り率特性が示され、特性改善を図ることができることが示された。

W1394方式のIso転送を用いてMPEG-2などのVBR(Variable Bit Rate)動画像データを伝送する場合、帯域を予約した端末はピークレートに相当する帯域を固定で割り当てられるため、トラヒック量が少ない場合に空きの帯域が生じてしまい、チャネル利用率特性が劣化する問題がある。そこで、ここではW1394方式のIso転送においてVBR動画像データを転送する際に生じる空きの帯域を動画像の品質を劣化させずに有効利用するため、Iso転送に割当てる帯域を削減し、送りきれない動画像のデータをAsync転送するVBR動画像伝送方式を提案し、チャネル利用効率を改善できることを示した。

OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)システムでMMSE(Minimum Mean Squared Error)アダプティブアレーアンテナを素子間隔を広げて用いた場合、干渉波抑圧及びチャネル追従をウェイト更新のみで行う必要がありチャネル追従性能が劣化する。さらにOFDMでは1シンボル長が長いため、チャネル追従性能の劣化が顕著に現れる。ここでは，OFDMシステムにおいてチャネル追従をウェイト更新から分離し、ウェイト更新前にチャネル推定を行うことでチャネル追従性能及びウェイト更新による干渉波除去能力を向上させるシステムを提案した

TDD-DS/DCMAの技術として知られているPre-Rakeシステムは、移動体の複雑さを減らし、Rake受信機のようなBER特性を得ることができる。TDDシステムのup-linkとdown-linkの チャネルインパルス応答はわずかに異なっており、SNRはRake受信機でのマッチドフィルタで最大化されているためPre-Rakeシステム自体は最適ではない。しかし、従来のシステムではこの点が考慮されていなかった。また、Pre-Rakeシステムはドップラー周波数に対して敏感であるため、他ユーザ干渉を抑える能力はあるが、高いドップラー周波数で受信された信号を最大化するために有効ではない。そこで、提案システムにおいて、Rakeコンバイナを検波方法として用いることにより、最大化された信号はPre-Rakeシステムより直交性を保ち、ドップラー周波数の影響を補正することを可能にする。結果として、提案システムは高ドップラー周波数においてユーザ数を増加した場合、Pre-RakeシステムのBER特性より特性改善を図ることが示された。

マルチキャリアDS/CDMAシステムにおいて、時間信号共通相間マトリクスを用いたコード直交フィルタに基づくアダプティブアレーアンテナシステムを提案した。提案システムはFFT操作前の時間信号から共通相間マトリクスを計算し重みを計算することにより、計算量や複雑さを減らすことができるため、チャネル情報をより 正確に推定できる。計算機シミュレーションの結果、提案システムは従来システムより良いBER特性が得られたことを示した。

W-CDMA下りリンクにおける適応アンテナアレイビームフォーミング(AAA -BF)において、送信ダイバーシチ（TD)効果を考慮した最適送信法について検討を行なった。シミュレーション結果より、干渉ユーザ数が少ない場合にはTD併用型AAA-BFは、全アンテナを 用いるAAA-BF法に比 較して、平均ブロック誤り率(BLER) =10{-2}を満たす所要送信Eb/N0を約0.5-1.0dB低減できるものの、ユーザ数がさらに増大して干渉が大きくなった場合には，全アンテナを用いるAAA-BFの方が、より所要送信Eb/N0を低減でき、下りリンクの大容量化に適していることを明らかにした。また、マルチセルモデルにおける評価により、全アンテナを用いるAAA-BFは送信ダイバーシチを併用するAAA-BF に比較して、場所率5%で平均BLER=10{-2}を満たすユーザ数を約1.5倍収 容できることを示した。

E 級増幅器の新しい設計方法を提案した。提案する設計手順では、回路方程式と設計仕様のみが必要であり、その他には条件を持たないため、共振回路の Q 値、スイッチのオン抵抗の存在などに関わらず、あらゆる条件下でE 級増幅器の設計を行うことができるため、従来の設計方法では不可欠であった波形式が不必要であり、設計手順が簡略化できる。回路方程式を導出できればコンピュータを用いて数値的に設計が可能となるため、従来の E 級増幅器の設計方法と比較して、簡易に回路を設計することができる。提案する設計方法に従って E 級増幅器を設計し、回路実験を行うことにより、 提案方法の妥当性を示した。

W-CDMAシステムにおいて、マルチユーザ検波を行うためのRBF( Radical Basis Function)ネットワークを利用したアダプティブアレーアンテナを提案した。従来のアレーアンテナシステムはマッチドフィルタ出職信号を利用して重みを計算するが、 提案方式では、RDFネットワーク出職信号を利用して重みの計算を行う。RBFはニューラルネットワークの一種であり、並列操作を行う比較的簡単な演算処理装置で相互に接続されたネットワーク構成のため、簡単な非線形演算処理で高いコンピュータ演算処理ができる。よって、提案方式は、出力信号を利用して、マッチ度フィルタを利用した従来のCCM-SMIより正確なチャネル応答を得ることができ、シミュレーション結果より、優れた誤り率特性が示され、特性改善を図ることができることが示された。

各ノードにIGSWADM(Integrated Group-Search Wavelength Add/Drop Multiplexer)を備えたWDM双方向リングネットワークにおいて、複数のデータの宛先アドレスが競合する場合、1つのデータ伝送が完了してから残りのデータのコネクション設定を行なうため、コネクション確立までに大幅に時間がかかってしまい、ある時間内に確立されるコネクション数が減少してしまうという問題点がある。ここでは、1つのデータ伝送が完了すると送信待ちのデータ伝送に送信権を受け渡し即座にデータ伝送可能なコネクション確立方式を提案し、その有効性を示した。

PON(Passive Optical Network)の上りチャネルにおける，メディア・アクセス制御(MAC)方式として，光符号分割多元接続(OCDMA)を適用した場合の性能評価を行なった。提案方式と、ピュアアロハE-PON(Ethernet-PON)と動的スロット割り当て時分割多元接続(TDMA E-PON)方式を、スループット特性、平均再送回数特性、及び、全遅延時間特性の観点から比較を行なった結果、OCDMAはピュアアロハE-PONに対して低、高負荷ともにスループット特性は高く、平均再送回数及び送信遅延 も小さくなり、また、TDMA E-PONに対してはOCDMAの方が低負荷時にスループットが高く、再送回数が少ないことを示された。

PPM-OCDMA方式において、PPMシンボルの判定をしきい値検出とすることで、リードソ ロモン(RS)符号の訂正効果を高める方式を提案した。提案方式では、各PPMスロット ごとにしきい値判定を行うことにより、しきい値以上となるスロットが2つ以上、も しくは1つも存在しない場合を「シンボル消失」と判定する。そのため、光電力が 十分に大きいとき、従来の最大値検出によるシンボル判定では誤りとして受信して いたシンボルを消失として復号でき、訂正可能なシンボル数が増加し、MAIの影響を 軽減することができる。理論解析の結果、提案方式は従来方式と比較して、優れた ビット誤り率特性を得ることができることを示した。

信号を複数のサブパルス幅に圧縮する新しい2値のパルス圧縮符号を提案した。圧縮比が15程度より小さな領域において、提案符号の自己相関関数は、Barker系列等の従来の2値符号系列の自己相関関数より小さなPeak Sidelobe Levelを持つことを示した。また、提案方式は2値符号であることから、圧縮装置が非常に簡単に構成 でき、処理速度も非常早いなどの利点を有することを示した。

D-E級DC/DCコンバータは, D級のインバータとE級の整流器から構成され, 数百kHzの動作周波数で, 85%以上の高効率DC/DC変換を実現し, 且つインバータのスイッチ電圧ストレスが入力電圧以下に保たれる特長を持つ.近年, 整流器の電圧パルスを制限する間引き制御方式が提案され, 駆動周波数を一定に保ちながら出力を制御することが可能となった. 従来の解析では, 間引き率の小さい範囲に限り, 制御状態の解析が与えられたが, 本論文では, 間引き率による整流器の等価インピーダンス変化と無効電力の影響を考 慮し, 全範囲に対し, 解析を与えることができる. 解析の結果, 従来の解析と定性的に異なり, 全範囲において実験結果と良く一致することを示した.

複数の航空機を同時に管制するためには、計算負荷が小さい目標追随フィルタが望ましく、α-βフィルタやカルマンフィルタの応用が幅広く研究されており、近年は、異なる運動モデルを持つ複数のカルマンフィルタを併用したIMM(Interactive Multiple Model)が注目されている。IMMは各運動モデルの確からしさに応じて各モデルの推定値を統合して状態推定を行うフィルタであり、 直進目標に対してだけではなく、旋回目標についても追随精度の劣化を抑える効果が期待できるが、複数のカルマンフィルタを用いるため、計算負荷が大きい問題がある。 一方、旋回目標に対処する追随フィルタとして、旋回航跡の形状を円弧とみなしてその向心加速度を推定し、加速度項により位置と速度を考慮した線形フィルタの出力を補正する旋回加速度推定を行うカルマンフィルタ方式が提案されている。同方式は、複数のカルマンフィルタを用いずにリアルタイムに多様な旋回運動を追随することが可能だが、マニューバ検出により出力の補正を行うため、スレッショルドの設定問題がある。本論文では、線形フィルタと旋回加速度推定フィルタをマニューバ検出を行わずに各運動モデルの信頼度を用いて統合する旋回加速度推定を行うカルマンフィルタを提案した。 マニューバ検出を行わないことで、目標の直線飛行時におけるマニューバの誤検出及び旋回開始時の検出遅延による追随精度の劣化を防ぐことができる。計算機シミュレーションを行い、提案方式を従来のカルマンフィルタ、Two-Stageカルマンフィルタと比較し、その有効性を示した。

ブロードバンド移動通信チャネルにおいて、適応直交周波数分割多重方式を用いた場合の、変調方式の組み合わせ、目標BER、ドップラー周波数、および適応時間間隔が特性に及ぼす影響について、計算機シミュレーションにより考察した。

マルチキャリアDS/CDMAシステムにおいて、時間信号共通相間マトリクスを用いたコード直交フィルタに基づくアダプティブアレーアンテナシステムを提案した。提案システムはFFT操作前の時間信号から共通相間マトリクスを計算し重みを計算することにより、計算量や複雑さを減らすことができるため、チャネル情報をより正確に推定できる。計算機シミュレーションの結果、提案システムは従来システムより良いBER特性が得られたことを示した。

直交周波数分割多重システムにおける他セルからの同一周波数干渉（CCI）を軽減する方式として同一周波数干渉キャンセラがあるが、希望波と干渉波の電力が同レベルの場合、干渉除去が困難になるため誤りが集中し、誤り訂正符号を用いても訂正できないという問題があった。ここでは、周波数分散符号化及び周波数インターリービングを同一周波数干渉キャンセラに用いることで、集中的に誤りが発生することを避け、誤り訂正符号の能力を高める方式を提案し、計算機シミュレーションにより、提案方式の有効性を示した。

パルス圧縮における、重要な要件であるタイムサイドローブ抑圧に関し、TSSWA (Two-Sample Sliding Window Adder) を2回用いるだけの非常に簡単な処理により、ピークサイドローブレベル（PSL）の小さな2値符号が、圧縮比の比較的小さな領域で多数得られることが報告されている。本論文では、さらに、この方法によるS/N損失を評価し、従来のタイムサイドローブ抑圧方式と、PSL及びS/N損失の点から比較した。その結果、圧縮比が14〜16程度の領域で、提案方式は、他の方式に比べ、より小さなS/N損失で、しかも簡便に、PSLを大きく低減できることが示された。また、実際のレーダを用いた実験を行い、実環境においても、提案方式が従来の２値符号に比べ、より小さいPSLを持ち、理論と整合することを示した。