論文

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、マルチキャリアトレリス符号化SFH/16QAM方式の耐干渉特性について検討した。

未知データから逐次入力されるパターンに対して、 教師なしクラスタリングを行い、 未知データの階層的なクラスタ構造を推定することを目的とする競合モデルを提案した。 提案モデルは、 ベイズ決定のゆう度を距離尺度に用いたLBQ(Learning Bayesian Quantization)モデルを多層構造にしたMLBQ(Multi-layer LBQ)モデルである。 二層MLBQでは、第一層は一つのLBQからなり、 入力データの大まかなクラスタを学習し、第二層は第一層のニューロンの受容野に対応したLBQからなり、 第一層で学習された大まかなクラスタを構成するサブクラスタを学習する。そして学習が十分に進んだ状態において、 MLBQにより得られるデータの階層構造は、クラスタの入れ子構造で表現される。 このモデルに対して、 ２次元の入力パターンの確率密度関数が正規分布の和となる乱数を用いて数値実験を行い、モデルが入力データに自然な階層的表現を与えていることを確認した。

優先順位の存在するトラヒックに対応できるスイッチモデルとして、スイッチ内部における経路設定の競合が発生した場合、優先順位の高いセルに対して出力側への経路を優先的に割り当てる経路優先設定方式と、スイッチの外部装置である入力バッファにおいて、優先順位ごとに専用バッファを設けて、高い優先順位のバッファ内にあるセルから順に処理を行う優先権考慮型入力バッファ方式の２つのセル転送方式を提案し、多種のトラヒックに対して有効であることを示した。

原点に対し非対称な非線形特性をもつ発振器の、抵抗による結合ネットワークに見られる同期現象について考察した。対称な非線形特性をもつ発振器の結合系においては、システムの対称性から4相同期現象は見られないことが証明されているが、非線形特性を非対称にし、系の対称性を崩すことで、4相同期現象が見られるため、このような発振器を用いて、格子状のネットワークを構成することにより、従来では非同期な位相パターンしか見られなかったネットワークにおいて、常に同期した位相パターンを見ることができることを数値計算によって示した。

非線形特性が5次多項式で表される、硬い発振器を抵抗によって格子状に結合したネットワークにおける振動現象について考察した。従来は周期振動しか報告されていなかったが、ネットワークのサイズを大きくすることにより、準周期振動が見られ、離れた位置にある発振器の影響によって同期状態が変化する興味深い現象を数値計算によって示した。

従来、フェーズドアレーアンテナを用いた目標追随において、α-βフィルタが使用されているが、目標の急旋回時における追随精度に問題があった。 また、急旋回に対応する方式としては、円予測を併用したα-βフィルタが提案されているが、目標の急旋回時に、円予測フィルタが線形予測誤差増大の影響を受け, 追随精度が劣化してしまう問題があった。ここでは、追随精度の向上のため、マニューバ検出器によりゲインを変化させる円予測を併用したゲイン可変型α-βフィルタを提案し、簡単な目標モデルを用いた計算機シミュレーションにより、追随精度および演算時間について提案方式の有効性を明らかにした。度および演算時間について提案方式の有効性を明らかにした。

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を低減できることが示された。

複数の単方向リングネットワークを組み合わせることによって構成されるマルチホップネットワークを提案し、その平均ノード間距離及びネットワーク結合率を理論的に解析した。小さい平均ノード間距離を利点として持つランダムネットワークおよび大きいネットワーク結合率を利点として持つレギュラーネットワークと比較した結果、提案ネットワークは、レギュラーネットワークと同じネットワーク結合率を維持しながら、平均ノード間距離をランダムネットワークより小さくできることを示した。

セル棄却率を低減するために、複数のセルが同時に一つの出力ポートを目指す競合時に、出力待ち行列長に設けた閾値を基準に、その出力ポートへ同時に送ることのできるセル数（Speedup Factor)Cを変化させる、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、出力待ち行列長が閾値を越えていないときに大きなCを用いることで、出力ポートに多くのセルを転送し、越えているときには小さなCを用い、入力側でセルを待機させ、出力バッファにおけるオーバーフローを低減することができる。平均系内時間およびセル棄却率特性を、理論解析と計算機シミュレーションにより考察し、結果として、提案モデルは、従来モデルと比較して、遅延特性をほとんど劣化させずに、セル棄却率特性を改善できることを示した。

無線通信においては、将来のマルチメディア化へ対応するため、異なる品質を要求する多種のトラヒックを処理するための優先権機能を付加することが望まれているが、従来の研究では全てのパケットを平等に扱っており、優先権を有するトラヒックへの対応が考慮されていない。ここでは、優先権を有するトラヒックに対応するために、アダプティブアレーを用いたスロット非固執型CSMA方式に、優先権機能を付加することを提案した。提案方式では、クラス1とクラス2の2つの優先権クラスを考慮し、クラス1のパケットの送信開始時刻をクラス2のパケットより前に分布させることで、アダプティブアレーがクラス1のパケットを優先的に受信できるようにしている。スループットおよび平均再送回数特性について、理論解析および計算機シミュレーションによって評価した結果、提案方式は、クラス1とクラス2の合計スループットを低下させることなく、優先度に応じたスループットおよび平均再送回数特性が得られることを示した。

Backpressureモードを用いた入出力バッファ型ATM交換機モデルに関して、不均一トラヒックのもとでの平均系内時間及びセル棄却率の特性を改善するために、Backpressureの大きさがある閾値を越えたセルに対して、Queue Lossモードを適用する交換機モデルを提案した。 ホットスポットトラヒックのもとでの平均系内時間及びセル棄却率を、理論解析と計算機シミュレーションにより求めた結果、不均一トラヒックのもとでの提案モデルの有効性が示された。また、提案モデルについて、Queue Lossモードが適用されるBackpressureの大きさの閾値に対する、平均系内時間特性及びセル棄却率特性を評価し、最適な閾値について考察した。

到着した同報セルをコピーネットワークの入力バッファに、非同報セルを非同報セル専用の共有バッファに分離入力させる、マルチキャストATM交換機を提案した。提案するモデルでは、全ての到着セルをコピーネットワークに入力させるモデルに比べ、コピーネットワークでの負荷を軽減することができるため、1対1交換機の入力側での平均遅延時間を小さくすることができる。コピーネットワークにおける同報セルの平均システム時間について、理論解析と計算機シミュレーションを行なった。また、同報セル/非同報セルのセル棄却率の特性について計算機シミュレーションで考察した。

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結果、提案方式は、従来のα-βフィルタ、カルマンフィルタ及び円予測を併用したα-βフィルタと比べ、目標物体が急峻な動きをした場合に良好な追随性が得られることが示された。

あらかじめ割り当てられているデータスロット中に空きスロットが生じた場合、空きスロットで衝突アクセス方式によりパケットを送信する方式として、F-NIFFL( Fixed contention Non-Interleaved-Frame Fixed-Length)方式を提案し、F-NIFFLを音声/データ統合通信の1つであるWIMA(Wireless Integrated Multiple Access)方式に適用した場合の遅延特性を理論解析した。その結果、本解析方式が、従来の予約アクセス方式のみを利用したPR-NIFFL(Pure Reservation NIFFL)に比べて、遅延特性を小さく抑えることができ、WIMAは衛星通信のような伝搬遅延の大きい通信の場合に有効であることを示した。

光マイクロセル移動通信網の制御局ー基地局回線への適用が検討されている副搬送波多重(SCM)方式では、光源の位相雑音や相互変調歪みの影響でチャネル数や接続可能基地局数が大きく制限されるという問題点がある。ここでは、上記の問題点を解決すると共に、チャネル数の増減に対し、より柔軟で周波数利用効率の高い伝送方式および多重化方式として、コヒーレンス多重を用いた副搬送波光伝送方式を２つ提案した。そして、受信感度の改善と分岐損失の補償を目的として、光増幅器をプリアンプ・インラインアンプとして用いて、制御局ー基地局間の下り回線における最大接続可能基地局数の観点から従来のSCMシステムと比較・検討し、信号光電力と光増幅器利得の大きさに応じた最適なシステムを明らかにした。

変調指数の値を符号化された多値化シンボルに依存して変化させることにより、帯域幅を増加させることなく誤り率の低減を図ることができる、畳み込み符号化一般形非線形連続位相変調方式を提案した。提案方式では、一般形非線形連続位相変調方式がもつ多種の位相遷移パターンに注目し、実質的な位相変化量を無符号化の場合と同様にすることで、所要帯域の拡大を防ぎつつ、最小ユークリッド距離を増加させることができる。まず、AWGN通信路でのビット誤り率の上界を理論的に求め、次に計算機シミュレーションを行ない、提案方式が帯域幅の拡大をすることなく、誤り率の低減に有効であることを示した。

無線パケット通信において、アダプティブアレーを用いたスロット非固執型CSMA方式は、高いスループットを得られるが、隠れ端末からパケットが送信された場合には、受信されたパケットの伝送が終了しても、隠れ端末からの干渉パケットの伝送が終了するまでは、チャネルが新たに使用できないため、各端末がチャネルを使用できない時間が増大し、スループット劣化の原因となる。ここでは、アダプティブアレーを用いたスロット非固執型CSMA方式の特性を改善するために、キャンセルシグナルを使用する方式を提案した。提案方式では、 受信されたパケットの伝送が終了した時点、もしくはパケットの受信が失敗した時点で基地局がキャンセルシグナルを各端末に送信し、干渉パケットの伝送を中止させる。提案方式のスループットおよび平均再送回数特性を、理論解析とシミュレーションによって評価した結果、提案方式は、優れたスループット特性および平均再送回数特性が得られることが示された。

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、リアルタイム処理が可能なα-βフィルタが使用されているが、α-βフィルタは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、目標物体が急峻な動きをした場合には、予測誤差が増大する。そこで、目標物体が旋回する場合、飛行軌跡は直線ではなく円弧とみなせることに着目し、円予測フィルタを併用したα-βトラッキングフィルタを提案した。簡単な目標モデルを用いた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α-βフィルタ及びカルマンフィルタと比べて、目標物体が急峻な動きをした場合に良好な追尾性を得られることが示された。

相関を持つレイリーフェージング通信路における2ブランチ選択合成ダイバーシティ(SC)と2ブランチ最大比合成ダイバーシティ(MRC)を用いるトレリス符号化8PSK(TC-8PSK)変調方式を解析し、uniform error propertyと伝達関数に基づくビット誤り率特性の評価を行なった。解析の結果、TC-8PSKにおい、SCダイバーシティやMRCダイバーシティを用いると、フェージング相関パラメータの増加に伴って、ダイバーシティ利得が減少することが示された。また、MRCダイバーシティを用いた場合のほうがSCダイバーシティを用いた場合に比べて、ダイバーシティ利得が大きくなることが示された。