論文

パルスレーダでは、移動目標を固定物体やクラッタと分離して検出するために、移動目標表示処理やドップラフィルタバンク処理が用いられているが、パルス繰り返し周期を単位として行われるため、出力を得るまでに数パルスを必要とし、レーダの捜索可能な範囲を狭める原因となっている。ここでは、1つのビーム走査位置に放射するパルス数の減少を目的として、高速移動目標のドップラ分離を行うドップラフィルタバンク処理に、レンジセルが処理単位となる直交ミラーフィルタを用いる方式を提案した。この直交ミラーフィルタは、直交ウェーブレット変換を行うフィルタであり、もとの信号が有する情報を無駄なく時間－周波数軸上で分離でき、送信パルスに長パルスを用いた計算機シュミレーションにより、ドップラフィルタバンク処理に要するパルス数の減少が可能であることを示した。

即時性を重要視する優先権の高いパケットと確実性を重要視するパケットを含んだトラヒックに対応した、入出力バッファ型パケット交換機モデルを提案し、到着がポアソン過程に従う非同期型およびベルヌーイ過程に従う同期型交換システムについて、平均系内時間や即時性重視パケットの棄却率の特性を考察した。まず、各優先クラスの平均系内時間を導出し、各クラスの入力側平均待ち時間により特性評価を行なった結果、提案モデルは優先順位の高いクラスの待ち時間を小さくでき、 優先権を含んだトラヒックに対して有効であることが示された。 また、即時性の重要視される優先権の高いバケットの入力バッファサイズを制限した場合の、高優先パケットの棄却率と入出力バッファサイズの関係を、クラス数を２としたときについて計算機シュミレーションにより考察し、適切な高優先バケット用の入力バッファサイズを求めた。

ノンブロッキング交換機における平均待ち時間を小さくするために、入力バッファ制御方式を提案し,従来のFIFO方式やLongest Queue方式と特性比較した。また、競合時に同時に送ることができるパケット数を変化させた時の平均待ち時間に与える影響について、近似解析を行なった。さらに、入出力バッファ型交換機において入力バッファ制御方式と

優先順位のある2種類のメディアにおいて入力に相関がある場合の、ノンブロッキング空間分割パケット交換機の特性解析を行ない、様々なトラヒック条件下における、優先権の低い待時呼の最大到着比率を求める近似解析法を提案し、シミュレーションとの比較を行なった。その結果、提案する近似解析の有効性が示され、また、全体のトラヒック密度が大きくなるにつれて、待時呼の最大到着比率が減少することが示された。

パルスレーダにおいて、重要な技術のひとつにチャープ信号を用いたパルス圧縮があるが、時間周波数解析の道具であるウェーブレット変換によりパルス圧縮波形の解析を行い、メインローブ近傍とサイドローブ近傍の周波数成分が異なることに着目し、時間軸,周波数軸上で局在したウェーブレットをインパルス応答として有するフィルタをパルス圧縮フィルタの後に置くことにより時間軸上で局所的重み付けを行い,レンジサイドローブを抑圧する方式を提案した。計算機シミュレーションにより、最大レンジサイドローブレベルが約10dB下がることを示した。

遅延に対する要求に厳しい即時セルと棄却に対する要求に厳しい待時セルの異なる通信品質(QoS)要求を満たすため, 各セルに対して専用ルートを設けた構成の多段接続マルチキャストATMスイッチを提案した. セル棄却率および平均システム遅延特性を計算機シミュレーションにより評価した結果, 提案モデルの有効性が明らかになった.

$M$-ary PPM/光同期CDMA方式において, 従来, 干渉を平均量として見積もっていたために生じていた干渉の過剰に見もりにより, 所望信号成分の一部を除去してしまうことによる誤り率特性の劣化を緩和することを目的として, 各光相関器の後にOptical Clipper(OC)を設けた干渉除去器を提案した. OCを設けた干渉除去器を適用した$M$-ary PPM/光同期CDMA方式におけるビット誤り率を理論解析により導出し, 従来の干渉除去器を適用した$M$-ary PPM/同期CDMA方式との特性を比較し，OCを設けた干渉除去器は, OCを設けない干渉除去器よりもよい誤り率特性が得られることを示した.

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, この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.

フェーズドアレーアンテナを用いた目標追随において,　カルマンフィルタの実装が近年の計算機の高速化に伴い可能となっている. カルマンフィルタは, 目標の直線飛行に対して良好な追随精度を得ることができるが, 目標の加速度を白色ガウス雑音と仮定しているため, 旋回目標に対する追随精度に問題がある. 旋回目標の追随には,入力推定を行うカルマンフィルタ, Two-stageカルマンフィルタが提案されている. これらの方式は予測誤差を用いて加速度推定を行うが, 予測誤差の増減が大きい目標の急旋回に対しては良好な追随精度を得ることができない. そこで, 本論文では, 目標の急旋回に対処するため, 過去3サンプルの観測値より構成される飛行軌跡の旋回半径および角速度を算出し, 目標の旋回加速度を推定するカルマンフィルタを提案し, 計算機シミュレーションにより提案方式を従来の追随フィルタと比較し, その有効性を明らかにした.

部門仮想施設網(DVPN)において, 端末側にパケットリレー機能を持たせることにより, サーバへの負荷集中やトラヒックの増加を抑え効率的なマルチキャスト通信を実現できる方式として,数珠つなぎ方式及び拡張数珠つなぎ方式を提案した. また, 有効性を明らかにするため, 新たなネットワークモデルを想定し評価基準を定義した. 数値計算の結果, 提案方式では、パケットを数珠つなぎ的に端末間で受け渡しすることにより, 従来のユニキャストによるデータ転送で問題となるサーバへの負荷集中や, トラヒックの増大および集中を低減できることを示した. また, 拡張数珠つなぎ方式を用いることにより, 遅延時間も低減できることを示した.

複数の通信品質サービスを行った場合の, 異なる複数の優先クラスのセル棄却率要求に従った特性を得るために，バッチャ網を用いたノックアウトATMスイッチのセル棄却率の理論解析を行なった．提案スイッチモデルは, $N$個のモジュールより構成され, 各モジュールは,フィルタ, バッチャ網, シフタ, 出力バッファによって構成される. スイッチモデルのセル棄却率について理論解析を行い, 特性評価を行なった結果,モジュール内のバッチャ網を用いたスイッチングによって棄却に対する優先度の高い順に処理することで, 優先度の高い順にセル棄却率特性を得ることができることを示した.

DE級電力同調発振器とセンタタップ型整流器を用いた, 共振形DC/DCコンバータの新しい回路形態を提案した. 提案回路では, スイッチとしてMOSFETを用いるが, DE級電力同調発振器を用いることで, 従来必要とされてきた外部励振回路が不要となるため, 回路の小型化に有効である. また, E級動作条件を満たすことで, 高周波数域において高効率動作を実現できる. 理論解析および回路実験を行い妥当性を検討し, 回路実験では,スイッチの動作周波数2 MHZ,出力2.5 Wのもとで, 最大DC/DC変換効率75.8 %を実現した.

フェーズドアレーアンテナを用いた目標追随において, カルマンフィルタの実装が近年の計算機の高速化に伴い可能となっている. カルマンフィルタは, 目標の直線飛行に対して良好な追随精度を得ることができるが, 目標の加速度を白色ガウス雑音と仮定しているため, 旋回目標に対する追随精度に問題がある. 旋回目標の追随には, 入力推定を行うカルマンフィルタ, Two-stageカルマンフィルタが提案されている. これらの方式は予測誤差を用いて加速度推定を行うが, 予測誤差の増減が大きい目標の急旋回に対しては良好な追随精度を得ることができない. そこで, 本研究では目標の急旋回に対処するため, 過去3サンプルの観測値より構成される飛行軌跡の旋回半径および角速度を算出し, 目標の旋回加速度を推定するカルマンフィルタを提案し, 計算機シミュレーションによりその有効性を示した.

無線パケット通信において, 無衝突パケット予約多元接続(NC-PRMA)方式は, ミニスロットを使用して予約を割り当てるため, パケット予約多元接続(PRMA)方式より高いスループットが得られる方式として知られている. 従来のNC-PRMA方式では、新しく有音区間に入った音声端末は, 予約要求ミニパケットを送信するために必ず次フレームまで待たなくてはならず, 予約獲得までの時間(平均アクセス遅延)が必要以上に大きくなってしまうという問題点があった. そこで本論文では, ランダムパケット送信を併用したNC-PRMA方式を提案し, 理論解析およびシミュレーションによって提案方式の有効性を示した.

OOKやPPMを用いた方式よりも更に高い伝送レートの達成を目的とし,複数のパルスのスロット位置とパルスを拡散する拡散符号系列のシフト量との組合せにより情報を伝送する, マルチパルス位置変調を用いた光CDM方式を提案した. 提案方式は, 複数のパルスを用いることによって, その組合せ数を従来よりも大幅に増加させることができるため, ビットレート一定時にマルチビット系列を用いた方式や, PPMとマルチビット系列を併用した方式よりも, 優れた誤り率特性を得られることを理論解析により示した.

無線パケット通信において, パケット予約多元接続(PRMA)方式は音声の無音区間を有効に利用できる効率の高い方式として知られている. 捕捉効果を考慮した場合、スループットの向上は図れるが, 基地局から遠い端末ほど特性が劣化してしまう遠近問題が生じてしまう. そこで本論文では, PRMA方式において, 高負荷におけるスループットの劣化, 及び遠近問題による端末間の不公平性を改善するために, 捕捉効果を適用したアダプティブアレーを用いたPRMA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.

異なる複数のセル到着を想定し優先クラスを設け, 異なるセル棄却率特性を得ることが可能なマルチキャストノックアウトATMスイッチを提案した.提案モデルについて, 複数の優先クラスが存在する場合について, 計算機シミュレーション及び理論解析によりセル棄却率と平均待ち時間について特性評価を行なった結果，提案モデルは平均待ち時間をそれほど劣化させることなく異なるセル棄却率特性を得られることが示され，提案モデルの有効性を確認した．

異なる複数のセル到着を想定し優先クラスを設け, バッチャ網により出力アドレス，かつ優先クラスの順に並び替え，優先クラス毎のバンヤン網に転送することにより，異なるセル棄却率特性を独立に得ることが可能な共有集線網型スイッチを提案した．提案モデルについて，計算機シミュレーション及び理論解析によりセル棄却率の特性評価を行い，さらに計算機シミュレーションにより出力バッファでの平均遅延特性の評価を行なった結果，最大セル転送個数であるスピードアップファクタを優先クラスの高い順に大きい値に設定することにより，独立な異なるセル棄却率特性を得られることを示した．

大規模化が可能なマルチキャストATMスイッチとしてこれまで, 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スイッチモデルが提案されているが, 優先権の異なるトラヒックに対応できないという問題点があった. そこで本論文では, 小モジュール化したノックアウト集線網において, 優先権の高いセルから順に処理することにより, 優先権に従った相対的なセル棄却率特性が得られる大規模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.

拡散反射通信路を用いた室内赤外線無線通信は,光路遮蔽の影響を受けにくく, 見通し内通信路を必要としないが, マルチパスチャネルによる符号間干渉(ISI)の影響が大きい. 室内赤外線無線通信において多元接続を実現する方式として, CDMA方式が提案され,これまでに拡散反射通信路において遅延スプレッドの幅を送信パルス幅と等しいと仮定してISIを考慮したBER特性のみ報告されている. そこで本論文では,拡散反射通信路におけるオンオフキーイング(OOK) CDMA室内赤外線無線通信方式のBER特性を, ISIにる影響が及ぶ範囲を全て考慮し,数値解析により厳密な評価を行った.