論文

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る。ここでは、周波数分散符号化及び周波数インターリーブ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た。 まず、計算機シミュレーションにより、周波数分散符号化のみを行なう場合、周波数インターリーブのみを行なう場合、周波数分散符号化と周波数インターリーブを両方行なう場合を比較した。 また、周波数分散符号化を相関の高い隣り合ったキャリアで用いた場合と、相関の小さい離れたキャリアで用いる場合についても比較を行なった。その結果、SIR（Signal to Interference Ratio）が負の場合は周波数分散符号化と周波数インターリーブを組合せたものが、SIRが正の場合は周波数インターリーブのみを施すのが最も誤り率が改善できることが示された。

移動体通信OFDMシステムにおいて、伝送路特性の値を利用して受信した全サブキャリアを条件の良いサブキャリアと条件の悪いサブキャリアに分け、それぞれの繰り返しチャネル推定回数を制御した繰り返しチャネル推定方法を提案した。条件の良いサブキャリアは少ない繰り返しチャネル推定回数で飽和状態になると予想されることから、 提案方式では条件の良いサブキャリアに対して、チャネル繰り返し回数を少なくすることで、計算量の削減が実現できる。さらに、隣接サブキャリアの相関を利用した重み付けを利用した時、条件の悪いサブキャリアの重み付けに、隣接する条件の良いサブキャリアのレプリカを利用することで、条件の悪いサブキャリアの推定精度を改善できるだけでなく、条件の良いサブキャリアは条件の悪いサブキャリアからの 悪影響を受けないことから、高精度のチャネル推定を実現することが期待できる。計算機シミュレーションによる特性評価を行い、提案方式は従来の繰り返しチャネル推定方式と比較して少ない計算量でチャネル推定誤差(Error Vector Magnitude: EVM)特性を改善することから、提案方式の有効性を示した。

直交周波数分割多重(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式において、空間的かつ時間的に変調を行うUSTM(Unitary Space-Time Modulation)を用いたUSTM/OFDMシステムが提案されている。USTMは、送受信側に複数のアンテナを用意し, 送信信号に空間的な冗長を付加することで、アンテナダイバーシチ利得を得ることが可能となる方式である。一方、近年、符号理論の分野において、ターボ符号と同様にShannon限界に近い特性を示す誤り訂正符号として、低密度パリティ検査(LDPC: Low Density Parity Check)符号が注目されている。しかし、USTM/OFDMシステムにLDPC符号を適用したシステムの特性は明らかにされていない。ここでは、LDPC符号を用いたユニタリ空間時間変調OFDM方式を提案した。提案方式は周波数方向でマッピン グを行うので、LDPC符号の復号時に周波数ダイバーシチ利得を得ることができる。計算機シミュレーションにより提案方式のBER特性を明らかにする。その結果、提案方式はダイバーシチ利得および 符号化利得を得られ、BER特性が改善されることを示した。

モバイルIPネットワークにおいて、有線チャネルの負荷を増大させることなく低ハンドオフレイテンシ特性を実現する移動端末の位置情報を用いたハンドオフ方式を提案した。提案方式において、移動端末はGPS等を装備することで位置情報を得る一方、各基地局は移動端末から取得した位置情報から自分の位置を算出するため、GPSを設置する必要がないという利点を有する。基地局は周辺基地局の位置およびアドレスを把握し、移動端末との距離がしきい値を越えた場合に，移動端末に最も近い基地局をハンドオフ先として予想しパケットを複製して転送する。提案方式では、移動端末および基地局の位置情報を用いることでパケットの転送先を特定することが可能なため、有線チャネルのトラヒックの増大を抑えられる。また、移動元基地局がハンドオフを検出した際に移動先基地局に対してハンドオフを通知することで、移動先基地局が定期的にブロードキャストする広告メッセージ間隔を短縮させ、移動端末が自セル内に入ったことを認識するまでにかかる時間を短縮する。さらに、移動先基地局が移動端末からの登録要求を受信した際に、即座に仮登録メッセージを移動端末に返信することで、移動先基地局のアドレスを登録する時間を待つことなく移動端末が転送パケットの受信を開始できる。特性解析および計算機シミュレーションを用いて提案方式のハンドオフレイテンシおよびオーバーヘッド特性について評価し、提案方式は有線および無線チャネルにおけるオーバーヘッドをほとんど増大させることなく低ハンドオフレイテンシ特性を実現できることを示した。

経路制御情報量や経路探索情報量を削減するために、新しい経路探索法を用いた多階層Zone-based Hierarchical Link State（ZHLS)ルーチング方式を提案した。提案方式では、経路制御情報量を削減するために、ZHLS ルーチング方式を多階層化する。提案経路探索を行うときは、送信端末は全てのゾーンに対して宛先端末のゾーンID をユニキャストで問い合わせるのではなく、上位層の各ゾーンのゲートウェイ端末に対して所属する下位層の各ゾーンへの問い合わせを依頼することによって、経路探索情報量を削減することができる。数値解析および計算機シミュレーションによって特性を評価し、従来のZHLS ルーチング方式と比較して経路制御情報量や経路探索情報量を削減でき、提案方式の有効性を示した。

HORNET(Hybrid Optoelectronic Ring NETwork)における平均パケット遅延特性及びスループット特性を向上するため、パケット送信時に前もって予約サブキャリア信号を送信することによりチャネル予約を行うチャネルアクセス制御方式を提案した。提案方式は、しきい値以下のパケット長を持つパケットを短パケット、しきい値より長いパケット長を持つパケットを長パケットとし、長パケットの送信時にチャネル予約を 行う。チャネル予約を行って長パケットの送信を行うことにより、同一長パケットの再送回数を減らしHoLブロッキングの起こる回数を減少することが可能となる。計算機シミュレーションによる特性評価を行なった結果、従来方式と比較して平均パケット遅延特性及びスループット特性を改善でき、提案方式の有効性が示された。

DiffServのAFサービスクラスの通信において、ルータに到着した1つのoutパケットとバッファ内に存在する任意の1つのパケットのフローIDを比較し、バッファ内のパケットが同じフローに属するoutパケットであれば両パケットを廃棄し、同じフローに属するinパケットであれば到着パケットのみを廃棄するパケット廃棄方式を提案した。提案方式を用いると、輻輳時に輻輳制御を行わないトラヒックが原因となる輻輳制御を行うトラヒックのスループットの低下を軽減することが可能となる。計算機シミュレーションにより、提案方式と従来方式であるRIOについて，輻輳制御を行うトラヒックスループット特性の比較を行った結果、従来方式と比較して，輻輳制御を行うトラヒックのスループットを改善できることを示した。

IEEE 802.11を用いた無線アドホックネットワークにおいては、ブロードキャスト通信の信頼性を高めるため、ブロードキャストパケットに対してACKを返信するBACK(BroadcastAcknowledgment)方式が提案されているが、ACK同士の衝突が生じるため、全受信端末がACKを返信しているにもかかわらず送信端末がブロードキャストパケットを再送してしまう場合が生じ、再送回数の増大によりネットワーク全体のスループットが低下するという問題点がある。本論文では、無線アドホックネットワークにおいて、ブロードキャストパケットの再送によるスループット低 下を軽減するため、NACKを用いて再送回数を低減させ、さらに指向性アンテナを用いて再送が必要な端末が存在する方向のみにブロードキャストパケットを再送するMACプロトコルを提案した。提案方式では、ブロードキャストパケットを正常に受信した端末がいっせいにACKを返信した後、正常に受信できなかった端末がNACKを返信することで、ブロードキャストパケットの送信に気が付かなかった端末もNACKを返信することができ、通信の信頼性を劣化させることなく、ACK同士の衝突によって生じるデータの再送を回避することができる。また、ブロードキャストパケットを再送しない方向に位置する端末は、ブロードキャストパケットを再送している間にも他の通信を行うことができるため、アドホックネットワーク全体のスループットを向上させることができる。計算機シミュレーションを用いてスループットおよびパケット受信率特性について評価を行い、提案方式の有効性を示した。

光CDMA方式の同期検索方法として、従来、信号判定に対数尤度比(LLR)を足し合わせたものをスレッショルドと比較する方法が提案されている。しかしながら従来方式は、多元接続干渉が増加すると、同期捕捉位置を誤るいう問題がある。本論文では、同期捕捉位置を誤る確率を減少し,平均同期捕捉時間を短くするために、信号判定にチップレベルディテクションを用いて、トレーニングビットを1ビットごとに独立に判定する方法を提案した。チップレベルディテクションは,拡散符号の重み位置ごとにスレッショルド判定をおこない、全ての重み位置でスレッショルドを超えていた場合はビット1、ひとつでもスレッショルドを超えない重み位置があればビット0と判定する。チップレベルディテクションを用いると,ビット0を送信時にビット1と誤って受信する確率が減少するので、同期捕捉位置を誤る確率を低くすることができる。また、チップレベルディテクションを用いると、固定のスレッショルドで信号判定をおこなっても誤り率特性の劣化が少ないので,提案方式はユーザ数が動的に増減する環境にも適している。光検出器の出力がポアソン分布に従うものと仮定し理論解析を行った結果、提案方式は、LLRを用いて信号を判定する同期検索方法と比較して平均同期捕捉時間を短くできることを示した。

アドホックネットワークにおいてブロードキャストおよびユニキャスト通信をサポートし、予約デッドロック状態の端末によるデータパケットの送信を回避し、さらに端末の移動に伴うネットワークトポロジの変化に対応できるメディアアクセス制御プロトコルを提案した。提案方式は、送信要求パケットを複数のミニスロットから選択された一つのミニスロットで送信することによって送信要求パケット同士の衝突を軽減し、また隣接する送信要求を持つ複数の端末同士が相互に認識可能にすることで予約デッド ロック状態の端末によるデータパケットの送信を回避する。また、スロット毎に予約を受け付けることでアクセス遅延を低減し、端末の移動に伴うネットワークトポロジの変化に対応する。計算機シミュレーションを用いて提案方式のスループット,データ パケット遅延特性について評価を行い、提案方式の有効性を示した。

直交周波数分割多重(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing)方式において、周波数オフセットを推定する方式の一つとして、二つの連続した既知シンボルの相関を用いる方式が提案されているが、サンプル毎に振幅絶対値が変動するため、雑音に対する耐性が異なり、相関操作に用いるサンプルによって推定精度が異なる。 そこで、ここでは、時間信号の振幅絶対値が大きいサンプルのみを相関操作に利用する周波数オフセット推定方式を提案し、計算機シミュレーションによって推定精度を改善できることを示した

IPネットワークにおいてMPLSを考慮し、マルチキャストパケットに対応した光パケットスイッチを提案した。提案モデルは各入力ポートにスターカプラを用いることで、波長変換器を用いることなく、マルチキャストパケットを転送することができる。計算機シミュレーションにより、従来の光パケットスイッチと比較して、パケット棄却率特性、平均遅延特性を劣化させることなく、マルチキャストパケットを転送する ことができることを示した。

OOK-CDMA方式において、複数の強度の光パルスを送信することで、光ハードリミッタ(OHL)の干渉除去能力を高める方式を提案した。提案方式では、拡散符号の重み位置に光パルスを時間拡散させる際に、送信機側において可変スプリッタを適用し、光源で励起した光パルスを複数の強度のパルスに分岐させる。高い光強度レベルの重み位置では、OHLが強度の低いMAIを除去しやすくなるので、OHLの干渉除去能力を高めること ができる。アバランシェフォトダイオード(APD)の出力がガウス分布に従うとし、提案方式のビット誤り率を理論解析により導出し、理論解析を行った結果、提案方式は従来方式と比較して、OHLの干渉除去能力が高まり、優れたビット誤り率特性が得られることが示された。

パンクチャドパターンに対応したサブキャリアの振幅値を適切に割り当てることにより、平均光パワーを低減する、副搬送波多重赤外線無線通信方式を提案した。提案方式は、符号化率可変パンクチャド畳込み符号を用いた方式のように送信ビットを間引き消去することによって伝送レートを可変とする代わりに、伝送レートは固定であるが、対応するビットをダミー情報に置換し、サブキャリアの振幅値を適切に選択して割り当てることにより、全サブキャリアの振幅値の和を低減する。置換する振幅値を選択する方法として、必ず振幅値0を用いる提案方式1、振幅値0, ±1のうちで最適なものを用いる提案方式2の2つの方法を検討し、特性解析を行った結果、送信光パワーを一定とした場合に,提案方式2は最も良いBER特性となることを示した。また、サブキャリア数を一定とした場合に、提案方式2が最も良い所要SNR特性を得られることを示した。

従来，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)の非線形歪みを補償する方法として、プレディストーションを用いるLCP-COFDM(Linearized constant peak power coded OFDM)方式が提案されている。しかし、LCP-COFDMでは、線形縮小操作により信号振幅を小さくするため、雑音に対する耐性が弱まりBER特性が劣化する。そこで、LCP-COFDMにピーク電力低減法である部分系列伝送(PTS)を併用することで、BERを改善することが可能な非線形歪み補償方式を提案し、計算機シミュレーションによる特性評価を行った。その結果、提案方式は、従来のLCP-COFDMと比較して、帯域外輻射抑圧効果が同程度で、BER特性が改善できることが示された。

周波数選択性フェ―ジングチャネル上において、フルダイバーシチ利得と高速ディジタル伝送を実現するために、複数のアンテナシステムでビットインタリーブを用いた畳み込み符号によるコヒーレントおよび差動USTM/OFDM伝送方式を提案した。計算機シミュレーション結果より、提案方式は、USTMとOFDM組み合わせ、さらに誤り訂正符号を適用することにより、従来方式に比べて符号化利得およびダイバーシチ利得を十分に 得ることができ、大きな特性改善を得ることが示された。

バーストの前方が棄却されるOCBSにおいて、バーストの前方に大きなパケットを配置することにより、ブロッキングによるIPパケットの損失を最小にできるIPパケット長を考慮したバースト生成方式を提案した。提案方式では、パケットの並び順にクラスをマッピングすることでQoS制御も可能となる。計算機シミュレーションにより評価し、従来方式と比較して、IPパケット棄却率特性が改善するとともに、QoS制御が可能となることを示した。

Nakagami フェージングチャネルでモデル化される移動通信チャネルにおいて、送信側でSelection Combining (SC)、受信側でMazimum Ratio Combining (MRC)を用いたトレリス符号化8PSKの誤り率特性を解析的に明らかにした。

光バースト交換網において、バーストを送信することによって生成されるデータチャネルの未使用容量(Void)を最小にするスケジューリングアルゴリズムを提案しら。提案するスケジューリングアルゴリズムは、ある時刻にコアルータに到着したバーストがデータチャネルの未使用容量(Void)を利用して送信可能な場合、それらのデータチャネルの中でバーストを送信することによって新たに生成されるVoidが最も小さくなるチャネルを選択する。計算 機シミュレーションによる特性評価の結果、提案スケジューリングアルゴリズムは、従来方式と比較してバースト棄却率特性を改善できることが示された。

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。