論文

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。

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。

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。

Mobile IPネットワークにおける移動端末の位置情報を用いた低レイテンシなハンドオフ方式を提案した。各基地局は周辺の基地局の位置およびIPアドレスを把握し、基地局と移動端末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次のハンドオフ先として予想し、移動先の基地局へパケットをコピーして転送する。また移動先の基地局において、自セルの存在を示すために定期的にブロードキャストするメッセージ間隔を短縮することで、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、移動先の基地局において、移動端末による登録要求の受信時に、仮の予約登録完了パケットを返信することで、ハンドオフ時間の短縮を図る。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を行なった結果、提案方式は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ハンドオフレイテンシ特性を改善可能であることを示した。

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。

第4世代移動通信システムでは、高速データ伝送だけではなくIPベースによるパーソナルコミュニケーションの実現が求められている。IPベースによるシステムでは、基地局までのルーチングの設定及びQoSの保証が重要である。ここでは、第4世代移動通信システムにおけるパーソナルコミュニケーションを実現するために、下り回線において2階層キューイングアルゴリズム及びスケジューリングアルゴリズムを提案した。提案下り回線スジューリングアルゴリズムでは、ハンドオフ制御に基づく優先スケジューリングを用いることでハンドオフ特性を考慮に入れる。提案アルゴリズムはIPレイヤ及び物理レイヤにおいて行われ、パケット棄却率を低く抑え、かつ異なるサービスタイプに対して異なるQoSを実現することができる。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、提案方式はパケット棄却率及びハンドオフ後のパケット転送率が軽減できることを示した。

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。

MC-CDMA(Multi Carrier-Code Division Multiple Access)システムにおいて、フェ－ジングによる伝送品質の劣化を軽減するために、時空間ブロック符号化(STBC:Space-Time Block Code)を用いたCDMAシステムが提案されている。しかし、多重ユーザ数が多い場合、STBCを用いたCDMAシステムではBER特性が劣化する。本論文では、ユニタリ行列と変調を組み合わせたユニタリ時空間変調(USTM:Unitary Space-Time Modulation)を用いたMC-CDMAシステムを提案した。USTMは，異なるアンテナから送信された信号が受信側で同時刻に重なって受信されないように設計できるため、多重ユーザ数が多い場合、USTMを適用したMC-CDMAシステムがユーザ間干渉を軽減し、STBCを用いたMC-CDMAシステムと比較してBER特性を改善することができる。計算機シミュレーションによる特性評価の結果、多重ユ－ザ数が多い場合、USTMを用いたMC-CDMAシステムは、STBCを用いたMC-CDMAシステムと比較してBER特性が改善でき、提案システムの有効性が示された。

第3世代移動通信における高速ダウンリンクパケットアクセス方式(HSDPA)において、リンク状況にすばやく追従して適応変調や符号化を行い、2Mbit/s 以上の高速伝送を達成できるための、高速パケットスケジューリングアルゴリズムを提案した。提案方式では、各パケットフローのバッファー占有状況とチャネル状況により、閾値を用いてフロ ーの優先制御を行なっている。計算機シミュレーションの結果、提案方式は、従来方式に比べて、パケット損失率とスループット特性を改善できることを示した。

単一アンテナシステにおいて、コヒーレンス帯域にユニタリ行列変調されたＯＦＤＭ信号を拡散することを提案し、フェージング伝送路で優れた誤り率特性を得ることができることを明らかにした。

DE級増幅器では、負荷変動や入力変動が生じるとE級動作条件を満足 しなくなるため、電力変換効率が劣化するという問題がある。そのため、それらの変動に対する制御方法の検討は重要な研究課題となっている。現在までも様々な制御方法が提案されてきたが、制御特性は実験結果のみ明らかとなっており、理論的には明らかにする方法は確立されていなかった。本論文では周波数制御、およびパルス幅制御を適用したDE 級増幅器の厳密解析を行い、出力電圧、電力変換効率を理論的に導出する。さらに、制御パラメータの設定値も理論的に明らかにする。解析結果は、回路実験結果と定量的によく一致することを示す。本論文における回路実験では、1.0MHz, 1.8W出力において、94パーセントの電力変換効率を達成した。