論文

無線家庭内ネットワークのインタフェースであるWireless 1394のIsochronous転送において、誤り訂正のためのReed-Solomon符号の冗長度を増大することなく動画像品質を向上させるために、チャネル状態が悪化した場合に動画像符号化レートを下げて画像データ量を削減し、空いた帯域を用いてコピーデータを元のデータの送信後、一定の時間間隔を空けてから送信する動画像通信方式を提案した。計算機シミュレーションによって，提案方式のPSNR (Peak Signal to Noise Ratio)特性を求め，さらに視覚評価を行い，従来方式と比較して提案方式の動画像品質が向上することを示した。

アドホックネットワークでは、ネットワークを構成する端末の種類は様々であり、消費電力の制約により送信範囲の異なる端末でネットワークが構成されるため、従来のIEEE 802.11では十分に隠れ端末問題を回避できないという問題がある。ここでは、送信範囲の小さい端末によるRTS/CTSの送信範囲を広げることにより、 送信範囲の大きい端末による干渉を防ぐMACプロトコルを提案した。計算機シミュレーションによりスループット特性を評価した結果、提案方式の有効性が示された。

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。

近年, 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されているが、複数のカルマンフィルタを用いるため, 計算負荷が大きいという問題がある。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、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が提案されているが、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の問題がある。ここでは、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。提案方式は、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。簡単な目標の運動モデルを用いて計算機シミュレーションを行なった結果、提案方式を従来のカルマンフィルタやTwo-Stageカルマンフィルタと比べて有効性が示された。

オンオフキーイング符号分割多元接続(OOK-CDMA)室内赤外線無線方式において、判定帰還型等化器(DFE)、判定フィードフォワード・フィードバック型等化器(DFFE)、フィードフォワード型等化器(FE)の3つの等化器用いた場合の特性を評価し比較した。インパルス応答の推定は、送信開始時に`1'、`0'を繰り返すトレーニング系列を送信することにより行う。計算機シミュレーションの結果、高ビットレート時には、3つの等化器のうちDFFEが最も良い特性であることが示された。一方、低ビットレート時および送信光電力が低い場合には、FEの方が良い特性を得られることが示された。

DD-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。

Wireless1394 方式のAsynchronous 転送におけるデータパケットの送信待ち時間特性と再送効率特性を改善するために、トークンパッシングとハブステーションによるパケット再送信を適用したWireless1394 方式を提案した。提案方式では、送信権の受け渡しにトークンパッシング方式を用いることで、ポーリングを用いることによるタイムアウトを削減する。これに加えて、人体によ る遮へいにより、トークンパケットやデータパケットの受信誤りが発生した場合、再送回数の増大を抑制するためにハブステーションから再送すべきパケットを送る。計算機シミュレーションによって提案方式の特性評価を行い、提案方式は従来方式と比較して、データパケットの送信待ち時間特性と再送効率特性を改善で きることを示した。

伝送するビットを拡散符号系列の重み位置へ埋め込むエンベッド伝送方式において、マンチェスタ符号化を適用した光符号分割多元接続システムを提案した。マンチェスタ符号化を用いたシステムでは,2スロットから構成される重み位置に対して、いずれかのスロットへ伝送ビットに従って光パルスを送信する。受信側でしきい値判定することで,多元接続干渉(MAI)の影響を、前後スロットが共にしきい値を超える消失ビットとして受信することができ、消失ビットの復号処理の過程で、MAIの影響をBCH符号の訂正能力の範囲で除去できる。また,拡大BCH(eBCH)符号の利用によりさらにMAIの影響を除去でき、優れた誤り率特性を得られることを示した。

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。

従来，空間分割多重(SDM:Space Division Multiplexing)をOFDM(OrthogonalFrequency Division Multiplexing)に適用し、最尤推定法により信号検出を行うシステムでは，複数の送信信号の受信電力が同一レベル付近で、特定の位相差で受信された場合，信号検出が困難となる。ここでは、各送信信号の位相を制御することにより、受信信号レプリカ間ユークリッド距離を広げ、信号検出精度を向上させるSDM-OFDMシステムを提案した。計算機シミュレーションによる特性評価の結果、提案システムは従来システムに比べ，誤り率特性が改善することを示した。

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。

ATM(Asynchronous Transfer Mode)において、HoL(Head of Line)ブロッキングを回避する入力バッファ型スイッチとして、各入力ポートに出力ポート数のバッファを設けるVOQ(Virtual Output Queuing)スイッチが提案されている。一方、 近年のIPトラヒックの増加により、可変長パケットを考慮したVOQスイッチのスケジューリング方式としてIP-PIM(IP - Parallel Iterative Matching)が提案されている。しかし、IP-PIM方式では同パケットを構成するセルを必ず連続してスイッチングするため、他のバッファの待ち行列長が増加してしまい, 棄却率特性が劣化してしまうという問題点がある。そこで、 パケットを構成するセルが到着しているバッファをアクティブバッファとし、アクティブバッファを優先したスケジューリング方式を提案した。提案方式ではアクティブバッファを優先することで待ち行列長をあまり増加させることなく、効率よくスイッチングを行うことができる。計算機シミュレーションによりパケット棄却率と平均パケット遅延を評価した結果、提案方式が従来方式と比較して、平均パケット遅延をあまり劣化させることなく、パケット棄却率を大幅に改善できることを示した。

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、誤った同期候補位置を除外することで同期捕そくを行う方法を提案した。各プリアンブルビットの判定方式として、しきい値検出を用いる方式と、チップレベル検出を用いる方式の2方式を検討する。両方式ともプリアンブルビットがビット``1''であることを利用して、一度でもビット``1''でないと判定された同期位置を候補から除外することで、最終的に除外されずに残った位置を同期位置として決定する。その結果、連続送信されるプリアンブルビットの対数ゆう度比を用いてビット判定する従来方式よりも、少ないプリアンブルビットで同期捕そくが可能となる。光検出器の出力がポアソン分布に従うものと仮定して理論解析を行った結果、提案方式は、従来の同期捕そく方法と比較して短時間で正しい同期捕そくを行うことができることを示す。さらに、チップレベル検出を用いた方式では、ビット判定に用いるしきい値を固定の値としても、短時間で同期捕そくできることを示した。

セルラーシステムの下り回線を用いた移動体端末測位において、雑音低減し、測位精度を向上させる方法を提案した。提案方式では、測位で用いられるパイロットシンボルだけでなく、CRCにより誤りがないと判断されたデータシンボルも用いることにより、雑音低減を図る。提案方式は、パイロットシンボルのみを用いる方式と比較して、パスが到来する時間を正確に測定することができるため、測位精度を向上することができる。計算機シミュレーションにより、提案 方式を特性評価し、パイロットシンボルのみを用いる方式と比較して、測位の精度が向上することを示した。

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。

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。