論文

携帯端末における個人認証の手段として，バイオメトリクス認証の採用が始まっているが，認証操作が端末操作の流れを止めてしまう，自身の生体情報を提供することに抵抗感がある，といった理由から，積極的な利用には 至っていない．そこで本論文では，端末を使用する際のキー入力操作の特徴を用いる個人認証を提案した．提案方式では，端末利用者のキー入力を記録し，長期間に収集される履歴から個人認証のため のプロファイルを生成 する．認証を行なう場合には，端末利用者の短期間のキー入力の履歴と，プロファイルを比較する．具体的には，プロファイルから算出される各キーの操作頻度に基づいて，短期間のキー入力から端末利用者の本人類似度を算出 し，個人認証を行なう．実験により提案方式の認証精度を測定し，提案方式が個人認証に適用できうることを示した．

モバイルアドホックネットワークにおけるautoconfiguration方式を提案した。提案方式では、マルチホップ経路が、階層的なトポロジとなることに着目し、ノードがネットワークに加入する際に、必要なIPアドレスやルーチング情報の割り当てを、前もって選ばれたリーダーノードが代行する。計算機シミュレーションの結果、提案方式は、オーバーヘッドを低減し、スケーラビリティに優れていることが示された。

OFDMAにおいて，マルチパス環境下におけるビット誤り率特性の改善のため，各ユーザのトラフィックを考慮してフェージングの影響が小さいサブキャリアを優先的に割り当てるユーザを決定する方式を提案した．提案方式では, パケット数の多いユーザに対し優先的にサブキャリアを割り当てることにより，通信要求パケット数が少なく優先順位が低いユーザと比較して，選択可能なサブキャリア数を多くすることで，良好な通信環境で多くのパケットを送信または受信することができるため，全体のBER特性を改善できる．計算機シミュレーションによる特性評価を行い，提案方式が従来方式と比較して優れたBER特性を獲得することを示した．

Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) システムにおいて、計算量を低減した柔軟なサブキャリア割り当て方法を提案した。提案方式においては、各ユーザのサブキャ リアの受信特性を複数の評価尺度を用いることにより、ユーザのランクを求め、ランクに従って、収束までの繰り返し演算の計算量を低減できるアルゴリズムを用いている。計算機シミュレーシ ョンの結果、従来方式に比べて優れた特性を有することが示された。

TDOA(Time Difference of Arrival) を用いた際の端末の位置の計算方法としてテイラー級数推定がある．テイラー級数推定は，初めに初期概略位置を与え，逐次計算により各ステップにおいて最小2乗誤差和を与える補正値で概略位置の補正を行い，連立方程式 を解く方法である．一方で，第4 世代移動通信システムでは，周波数選択性 フェージングの影響を軽減する方法としてOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) に代表されるマルチキャリア変調方式の採用が検討されている．精度の高い測位を行うためには，マルチパスにおける先頭パスを検出しなければならない．マルチパスの先頭パスを検出する方法としてパスサーチ法があるが，パスサーチ 法は受信パイロット信号との相関値と背景雑音の比に応じて先頭パスの検出精度が異なる．そこで本論文では受信パイロット信号の相関値と背景雑音の比に応じてテイ ラー級数推定における各双曲線重みを適応制御することにより測位精度を改善する方式を提案した．

光空間パルス位置変調(PPM)符号分割多元接続(CDMA)方式におて，シンチレーション及びMAIを緩和するために，各スロット内の最小の出力値を検出し，その後，スロットの数だけある最小出力値同士を比較し，最も大きい出力値を送信スロットとするシンボル判定法を提案した．提案方式では，所望ユーザがパルスを送信していない比較スロットにおいて，MAIs のない重み位置が一箇所でも存在する限り，受信シンボルを正しく判定できるので，従来方式と比較してシンチレーション及びMAIs の影響を緩和できる．理論解析の結果，提案方式は，光空間PPM-CDMA における従来の2方式と比較して，シンチレーションの対数分散の値に関わらず，BER 特性を改善できることを示した．

本論文では, Mobile Ad hoc NETwork (MANET)用のマルチキャストプロトコルであるOn-Demand Multicast Routing Protocol (ODMRP)を改良し，通信の信頼性を劣化させることなくデータ転送回数を低減する方式を提案した. 提案方式では, ODMRPで用いられる各Forwarding Group (FG) Nodeにおいて，送信端末を識別することにより不要なデータ転送を回避する．さらに，提案方式では送信端末を識別したSupport Group (SG) を用いることにより，冗長なデータ転送を行わずに代替ルートを確保できるため，通信の信頼性の劣化を回避することができる．計算機シミュレーションによりODMRP, SGを用いたODMRP, および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転送回数を低減できることを示した．また，提案方式は送受信端末が極端に多い場合を除き，パケット到達率の劣化を許容範囲内に抑えられることを示した．さらに，提案方式は送信端末が多い場合において，輻輳によるパケット到達率の劣化を軽減できることを示した．

OFCDM（Orthogonal Frequency and Code Division Multiplexing）において周波数領 域の拡散を用いた場合に発生するコード間干渉を低減するため，OVSF（Orthogonal Variable Spreading Factor）符号の割り当て法および二段階合成法を提案した．提案 方式では，フェージング変動の小さい少数のサブキャリアによる逆拡散が実現され, さらに獲得した複数の変調信号は適切な重みを乗算され合成される．提案方式を用い ることによりコード間干渉の影響を低減することができる．計算機シミュレーション による特性評価を行い，提案方式が従来方式であるOFCDMと比較して優れたBER特性を 獲得することを示した．

時間符号化を用いたTTFR型非同期SPECTS-光CDMAシステムにおけるチャネル衝突率を低減するためのスペクトルスライス方式およびチップレベル検出法を提案した．スペクトルスライス方式を用いることにより，異なった波長帯の多元接続干渉(MAI)がチャネル衝突に影響せず，時間軸上の干渉確率を低減することができる．さらに，チップレベル検出法を適用することにより，パルス検出時間位置のいずれか一方にMAIがない限りチャネル衝突が起こらず，MAIに対する耐性を向上できる．理論解析により提案方式のチャネル衝突率を導出し，提案方式が，従来のSPECTS-光CDMAシステムと比較して, チャネル衝突率を低減できることを示した．

時間符号化を用いたTTFR型非同期SPECTS-光CDMAシステムにおけるチャネル衝突率を低減するためのスペクトルスライス方式およびチップレベル検出法を提案した．スペクトルスライス方式を用いることにより，異なった波長帯の多元接続干渉(MAI)がチャネル衝突に影響せず，時間軸上の干渉確率を低減することができる．さらに，チップレベル検出法を適用することにより，パルス検出時間位置のいずれか一方にMAIがない限りチャネル衝突が起こらず，MAIに対する耐性を向上できる．理論解析により提案方式のチャネル衝突率を導出し，提案方式が，従来のSPECTS-光CDMAシステムと比較して, チャネル衝突率を低減できることを示した．

モバイルアドホックネットワークにおいてTCPの性能を向上するためのロードバランシングポリシーを用いたマルチパスルーチング方式Split Multi-path Routing protocol with Load Balancing policy (SMR-LB) を提案した．SMR-LBではマルチパスルーチングを用いることによって，リンク切断に対応する．さらに，各ノードが第一パスの設定数を記録し，事前にアドホックネットワーク内に設定する第一パスを分散することによって，アドホックネットワーク内における輻輳を回避する．計算機シミュレーションを用いてTCPの特性，及びネットワーク利用率を測定することによって，SMR-LBの有効性を示した．

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.

本論文では，RingOネットワークに事前割当て方式と波長検知方式を併用したマルチキャストパケットの優先伝送方式を提案した．提案方式では，事前割当て方式を用いて，各ノードにマルチキャストパケットを優先的に送信できるタイムスロットを割り当てることにより，各ノードは割り当てられたタイムスロットにおいて全波長が使用でき，マルチキャストパケットの目指す全宛先ノードに同時に送信することが可能になる．また，割り当てられたタイムスロット以外では，波長検知方式を用いて，波長チャネルが利用可能の場合にはユニキャストパケットを送信することにより，効率よくデータパケットを送信できる．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，提案方式は同時送信方式と比較して，入力負荷が0.9を越える高負荷の条件下で，大幅に平均パケット遅延特性，スループット特性を改善できることを示した．さらに，分割送信方式と比較し，マルチキャ ストパケットの宛先ノード間での送信遅延の差，宛先ノードごとのパケット遅延の差を軽減でき，提案方式が有効であることを示した．

MIMOシステムにおいてTDD などを用いた際に送信側で各送受信アンテナ間のチャネル 状態が既知の場合に，チャネル行列の固有ベクトルを送受信ウェイトとして用いるこ とにより，異なる送信信号系列を空間上で直交させ，CCI(Co-Channel Interference) の影響を除去するE-SDM(Eigenbeam Space Division Multiplexing) シ ステムが注目されている．しかし，E-SDM システムのようなチャネル行列の固有ベク トルを用いるシステムはチャネル行列を固有値分解する必要があるため受信側に2 本 以上のアンテナを必要とする．本稿ではTDD を用いた送信アンテナ2，受信アンテナ 1 のシステムにおいても，固有ベクトルを送受信ウェイトとして用いるシステムを実 現するため，1 送信アンテナにおける2 つのサブキャリアにおいて同一信号を送信す る周波数ダイバーシチの概念を適用して，チャネル行列の列方向を受信アンテナの代 わりにOFDMのサブキャリアを用いて仮想的にMIMO システムを実現する ETD(Eigenbeam Transmit Diversity) システムを提案した．ETD システムでは，送信 位相制御やアンテナ間で適応的に信号を入れ替えることにより，チャネル行列の最小 固有値を大きくすることができ，最小固有値が乗算される信号系列の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を行い，提案システムが アンテナ間で送信位相制御を行なう送信ダイバーシチシステムと比較して，BER 特性 において優れていることを示した

M値パルス強度変調(PAM)方式およびMレベルしきい値検出を行うチップレベル受信機を適用した光CDMAシステムを提案した。提案システムは、PAMを光CDMAに適用したときに，相関処理を行う受信機において問題となっていたMAIの強い影響を大幅に抑制しつつ、PAM化によってOOKの場合よりもフレームあたりの送信ビット数を増加できるという相乗効果が得られ、ビットレート・チップ幅・加入者数一定の条件下で、符号長および重み数を従来よりも増加でき、MAIに対する耐性を向上できる。理論解析の結果、提案システムが、従来のチップレベル受信機を用いたOOK-CDMA方式よりも優れたビット誤り率特性が得られることを示した。

バースト性の高いトラヒックを柔軟に扱うことができるメトロポリタンネットワーク の構築を目的とし，上流優先スイッチングと分散公平性制御を用いた光バースト交換 リングネットワークを提案した．一方向予約を用いる光バースト交換では，中間ノー ドにおける高いバースト棄却率が問題となる．提案方式では，上流優先スイッチング を用いることにより，中継ノードにおけるバースト信号の棄却をなくす．同時に，分 散公平性制御により上流優先スイッチングの問題点である，あて先から遠い送信ノー ドほど高い優先度となる位置優先度による不公平を解決する．さらに，送信中断後に トレーラパケットにより下流ノードの予約を変更することで，無駄な帯域を減らしス ループットを改善する．計算機シミュレーションにより，スループットおよびスルー プットに関する公平性を評価し，提案アーキテクチャがホットスポットトラヒック下 においても良好な特性を示すことを示した

通信相手の身元を認証する技術として，PKI (Public Key Infrastrucuture) 等があるが，通信自体の安全性を保証する技術ではなく，信頼すべき通信相手のサーバから，意図せず受け取ったウイルスや攻撃を防ぐことはできない．そこで本論文では，サーバのセキュリティ対策の状況を第三者機関であるセキュリティ保証局が確認して証明書を発行し，クライアント側でその署名を検証するセキュリティ保証基盤モデルを提案する．セキュリティ保証基盤を実現するにあたり，安全性，柔軟性，即時性に関する課題を整理して，通信プロトコルと各種処理モジュールについて提案・設計した．即時性については，本技術の普及のポイントとなるサーバ・クライアント間の証明書の提示処理について実装・評価を行い，十分な高速性を達成できていることを確認する．本基盤技術の達成により，セキュリティ対策機能を持たせ難い小型のユビキタス端末に対する通信制御等への適用が期待できる．

他ユーザの送信パルスの干渉をある程度許容することによりパケット競合の問題を緩和でき、ランダムアクセスが可能で、光電変換することなく拡散符号に依存したルーチングができるなど、優れた特徴を有する光符号分割多元接続(CDMA)技術について、その動作原理と特徴を解説すると共に、最近の研究成果を紹介した。

We propose a subchannel allocation scheme based on the maximum, minimum and average signal to interference plus noise ratio (SINR) and orthogonal variable spreading factor (OVSF) code allocation to despread in narrowband according to the multiplexing ratio. We demonstrate that the proposed scheme can improve the bit error rate (BER) performance.