2021/12/08 更新

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シマモト シゲル
嶋本 薫
所属
理工学術院 基幹理工学部
職名
教授
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兼担

  • 理工学術院   大学院基幹理工学研究科

  • 附属機関・学校   グローバルエデュケーションセンター

学内研究所等

  • 2020年
    -
    2022年

    国際情報通信研究センター   兼任研究員

  • 2020年
    -
    2022年

    理工学術院総合研究所   兼任研究員

学歴

  •  
    -
    1987年

    電気通信大学   電気通信学研究科   通信工学  

  •  
    -
    1987年

    電気通信大学   電気通信学研究科   通信工学  

  •  
    -
    1985年

    電気通信大学   電気通信学部   通信工学  

学位

  • 東北大学   博士(工学)

  • Doctor of Engineering

  • 東北大学   工学博士

  • Master of Electro Engineering

  • 電気通信大学   工学修士

経歴

  • 1994年
    -
    2000年

    群馬大学 助教授

  • 1994年
    -
    2000年

    群馬大学 助教授

  • 1992年
    -
    1994年

    群馬大学 助手

  • 1990年
    -
    1992年

    電気通信大学 助手

  • 1987年
    -
    1990年

    日本電気(株)

  • 1987年
    -
    1990年

    日本電気(株)

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所属学協会

  •  
     
     

    電子情報通信学会

  •  
     
     

    電子情報通信学会

  •  
     
     

    電子情報通信学会

  •  
     
     

    電子情報通信学会

  •  
     
     

    IEEE

  •  
     
     

    情報処理学会

  •  
     
     

    電子情報通信学会

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研究キーワード

  • 衛星通信、無線通信、コンピュータネットワーク、光無線

論文

  • 中継局選択型マルチホップモバイル通信に関する研究

    電子情報通信学会   vol.J88-B ( 1 ) 234 - 224  2005年01月

  • 光無線通信を用いた車両内データアクセス方式の提案及び光伝搬モデルに関する考察

    電子情報通信学会   Vol.J87-B ( 7 ) 950 - 962  2004年07月

  • Analysis and Practical Countermeasures for Adjacent Channel Interferences of an Airbone VHF Communications System

    IEICE Transactions on Communications   VOl,J86-B, No.7  2003年07月

  • 航空機搭載VHF通信システムの干渉障害の検証及び対策

    電子情報通信学会論文誌B   Vol.J86-B, No.7  2003年07月

  • A Study on Optical Wireless Mobile Communication with Movable Cells Employing Cyclic Emissions

    IEICE Transactions on Communication   Vol.J86-B, No.4  2003年04月  [査読有り]

  • 巡回発行セルを用いた光移動体通信に関する研究

    電子情報通信学会論文誌B   Vol.J86-B, No.4  2003年04月

  • Poposals of New Modulation Schemes employing Elliptical Cirlce

    IEEE WCNC2003   TS-8-004  2003年03月

  • Proposals of New Modulation Schemes employing Eliptical Circle

    IEEE WCNC2003, Neworleans   TS-8-004  2003年03月  [査読有り]

  • Poposals of New Modulation Schemes employing Elliptical Cirlce

    IEEE WCNC2003   TS-8-004  2003年03月

  • A Variable Gain Amplifier Using a Photo Coupler for a Low Frequency IF Amlifier Stage

    IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Science   Vol.E86-A, No.2  2003年02月  [査読有り]

  • A Variable Gain Amplifier Using a Photo Coupler for a Low Frequency IF Amplifier Stage

    電子情報情報通信学会論文誌   Vol.E86-A, No.2  2003年02月  [査読有り]

  • デジタル放送教科書

    IDG    2003年01月

  • 洋上航空路アドホックネットワークの提案

    電子情報通信学会論文誌   Vol.ZJ85-B, No12  2002年12月  [査読有り]

  • A proposal of an Ad-Hoc Network on Oceanic Flight Route

    IEICE Transactions on Communications   Vol.J85-B, No.12  2002年12月

  • 洋上航空路アドホックネットワークの提案

    電子情報通信学会論文誌   Vol.ZJ85-B, No12  2002年12月

  • 仰角別電波伝搬特性を考慮した成層圏飛翔体通信に関する研究

    電子情報通信学会 無線通信システム研究会   RCS2001-133  2001年10月

  • 可変長フレームを用いたアクセス制御方式に関する研究

    電子情報通信学会 ソサイエティ大会   B-7-16  2001年09月

  • 多段位相変位を用いた位相ダイバーシチ方式に関する考察

    電子情報通信学会 ソサイエティ大会   B-8-25  2001年09月

  • A Study of New Modulation Dimension Employing Geomrtrical Characteristics of the Ellips

    電子情報通信学会 ソサイエティ大会   B-8-26  2001年09月

  • 都市規模に基づく仰角別見通し状況に関する研究

    電子情報通信学会総合大会   SB-2-6  2001年03月

  • 位相ダイバーシチを用いた多重アクセス方式に関する考察

    電子情報通信学会総合大会   B-8-21  2001年03月

  • 多偏波適応型ワイヤレスアクセス方式に関する考察

    電子情報通信学会総合大会   B-5-324  2001年03月

  • 電車車両内における光無線通信の適用に関する研究

    電子情報通信学会総合大会   Bー5ー306  2001年03月

  • 成層圏飛翔体を用いた移動体通信システムにおける通信方式の提案及びその性能評価

    電子情報通信学会論文誌   B Vol.J83-B, No.5,  2000年05月

  • 仰角別電波伝搬特性の測定

    電子情報通信学会総合大会   B-3-39  2000年03月

  • 成層圏飛翔体を用いた移動体通信システムにおける通信方式の提案及びその評価

    電子情報通信学会論文誌   J83-B/5,666-676  2000年

  • 低軌道衛星移動体におけるシャドウイング状況を考慮したデータ転送方式の検討

    電子情報通信学会衛星通信研究会   SAT99-95  1999年10月

  • 遠隔医療に関する研究

    小型衛星研究会   E-F-07  1999年10月

  • 巡回発行セルを用いた光移動体通信に関する一考察

    電子情報通信学会ソサエティイ大会   Bー5ー157  1999年09月

  • 電子情報通信用語辞典

    コロナ社    1999年06月

  • Performance Evaluations of Communication Systems Employing Stratospheric Aircrafts and LEO Satellites

    電子情報通信学会論文誌   Vol.E81-B, No.12  1998年12月  [査読有り]

  • 送信電力制御を用いた衛星通信網制御に関する研究

    電子情報通信学会論文誌   Vol.81-B-II, No.5  1998年05月

  • 捕捉効果を利用した可変長データ転送方式

    電子情報通信学会論文誌   Vol.81-B-I, No.3  1998年03月

  • 捕捉効果を利用した可変長データ転送方式

    電子情報通信学会論文誌   Vol.81-B-I, No.3  1998年03月

  • 送信電力制御を用いた衛星通信網制御に関する研究

    電子情報通信学会論文誌B-II   J.81-B-II/5,409-418  1998年

  • 大学間共同衛星通信実験

    電子情報通信学会誌   80/5,435-456  1997年

  • トラヒック集中を考慮した完全結合型網におけるネットワークの安定性

    電子情報通信学会論文誌B-I   J79-B-I/6,415-423  1996年

  • 捕捉効果を用いた割当ウンドウアクセス方式

    電子情報通信学会論文誌   J79-B-I/3,90-97  1996年

  • 通信衛星を用いた医学画像通信の検討〜骨シンチグラムをモデルとして〜

    核医学   32/10,1073-1077  1995年

  • 小型周回衛星を用いた情報ネットワークシステムの一検討

    電子情報通信学会   B-II/J76-B-II,773-774  1993年

  • スロット内分割使用可能なスロット付きアロハ方式

    電子情報通信学会   B-I/J76-B-I,129-137  1993年

  • Assigned Power Level and Assigned Slot Based Multiple Access Scheme by captive Effect

    IEICE   J75-B-I/12,773-781  1992年

  • 捕そく効果を利用した送出レベルおよび送出スロット割当て方式

    電子情報通信学会   J75-B-I/12,773-781  1992年

  • Combined ALOHA/TDMA Access Scheme with TDMA Window Control

    IEICE   J73-B-II/8,444-448  1990年

  • TDMAウィンドウ制御を用いたアロハ/TDMA複合アクセス方式

    電子情報通信学会   J73-B-II/8,444-448  1990年

  • Evaluation of Channel Partition Methods for Combined ALOHA/Reseruation Access Schemes

    IEICE   J70-B/11,1360-1366  1987年

  • アロハ・予約複合アクセス方式における容量配分方式の評価

    電子情報通信学会   J70-B/11,1360-1366  1987年

  • Proposal and Evaluation of 8-array Elliptical Phase Shift Keying

    IEEE ICC2005  

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書籍等出版物

  • 電子情報通信用語辞典

    コロナ社  1999年

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 超低遅延、高信頼ワイヤレスアクセス方式の提案及びその評価

    研究期間:

    2019年04月
    -
    2022年03月
     

     概要を見る

    2足歩行ロボット等の開発が進み具体的なUSE CASEも出てきている状況ではあるが、現状ではその設計には各種の制限があり、本格的な利用には解決すべき課題がいくつか存在する。そのうちの一つがハーネスの問題である。研究ではそのようなハーネスを無線化することで、それらの課題の解決を図るものである。元々有線接続であったものを無線化することになるので、品質としては無線でありながら有線の品質や遅延、信頼性が求められる。研究では超低遅延、超高信頼を実現する無線通信方式の開発と、電力伝送方式を開発し、自由度と信頼性の高いロボット構築技術の確立を目指す。研究ではロボット筐体内のハーネスを無線化することで、より柔軟性の高いロボットを構築するもので元々有線接続であったものを無線化することになるので、品質としては無線でありながら有線の品質や遅延、信頼性が求められる。研究では超低遅延、超高信頼を実現する無線通信方式の開発と、電力伝送方式を開発し、自由度と信頼性の高いロボット構築技術の確立を目指している。これまでの成果としてOFDMのサブキャリアを個別にフレーム単位でのアクセスを行うMassive Channel Accessととらえ、周波数軸でのダイバーシチ化を図るOrthogonal Frequency subcarrier-based Multiple Access(OFSMA)方式を考案した。方式に基づくシミュレーション結果により99.999%の信頼性と、0.1msecの遅延時間を達成することが確認できた。その成果の一部でIEEEの上位国際会議であるCCNC2020で採択され発表を行うとともに、IEEEジャーナルへの投稿を行っている。また、ロボット筐体内での伝搬伝搬という観点で多様な周波数のなか筐体内での電波伝搬を視覚化しその特性を取得する研究を行っており、近い将来国際会議や論文誌で発表可能である。さらに電力伝送に関しても検討は行っており、筐体内伝搬に即した形の効率的なワイヤレス電力伝送方式にも着手し、詳細なシミュレーションと共に、実験でもその効果を調査している。アクセス方式の構築に関してはOFDMのサブキャリア各々にフレームを重ねるOrthogonal Frequency subcarrier-based Multiple Access(OFSMA)方式を考案し、そのの基本的特性の取得に成功している。この成果はIEEEの上位国際会議であるCCNC2020によって採択されさらに論文誌に投稿している。また、ロボット筐体内における電波伝搬の精密なシミュレーションによって行い評価を行っており、これにより周波数別の筐体における伝搬の様子がよりリアルに把握でき、方式の結果をより具体的に明確に把握できるようになった。すでにその新しい成果はまとめており、投稿準備が行われている。電波伝搬を含めた形でのアクセス方式の構築をより行うほか、電力伝送など多くの視点でロボット筐体内のハーネスの無線化に取り組む。さらに、方式のより具体的なパラメターに基づくチューニングなど、新たな観点での取り組みを行っていく

  • 世界最高水準のモバイルICT環境を実現する次世代情報通信基盤と応用実証

    研究期間:

    2015年04月
    -
    2019年03月
     

     概要を見る

    本申請の研究開発項目として以下を設定している。基盤技術として、(1) 無線通信履歴の取得、(2) 無線通信履歴を活用した通信品質予測、(3) 品質予測に基づく適応配信制御と最適経路探索。拡張技術として、(4) クラウド拡張、セキュリティ、センサー活用、新無線技術、QoE評価、(5) アプリケーションの具体化とプロトタイプ実装。(1)では、初年度に開発したスマートフォンアプリを使用し、大学周辺の無線通信品質計測を進めている。この時、移動手段や時間情報による場合分けも進めている。(2)では、初年度から継続して隠れマルコフモデルと線形予測分析を併用したスループット予測の検討を進めており、国際学会発表を行うと共に、論文誌投稿を準備している。(3)では、通信品質履歴を活用し、スループットを最大化、もしくは消費電力を最小化する移動経路を提示し、実機実験によって有効性を実証し、国際学会で成果発表を行った。(4)でば、クラウド拡張として、研究室内にパーソナルクラウド、学外に商用クラウドを配し、携帯端末情報をエッジ処理する階層化クラウド環境を整備した。セキュリティに関しては、マルウェア対策のためのトラヒック分析に関する成果発表を行った。センサー活用に関しては、可視光カメラ、赤外線カメラ、測距センサーなどを配した実験環境を構築し、イベント検知に基づく適応配信制御に関する成果発表を行った。無線技術に関しては、5Gを想定した実験環境の情報収集と整備を開始した。QoE評価に関しては、新指標の構築を目指した注視点計測等の成果発表を行った。(5)では、高効率・省電力映像配信アプリケーション、家庭内の8K映像再配信、各種IoTデバイスを用いたセンサーアプリケーション、などのプロトタイプ実装を進めた。これらに加え、次世代ネットワークや無線LANの効率的な制御技術に関する招待講演も行った。本研究課題はおおむね順調に進展している。また、昨年度は研究費の前倒し申請を行い、研究開発の加速に役立てた。(1)では、初年度に開発したスマートフォンアプリを活用し、大学周辺の無線通信品質の計測を進めている。また、アプリ拡張として、ダウンロードに加えてアップロード時の省電力化を図る工夫を加えている。(2)では、現状の隠れマルコフモデルと線形予測分析によるアプローチに加え、機械学習を活用した方式検討の準備を進めている。(3)では、実機実験評価として提案方式の有効性を確認し、論文誌投稿の準備を開始した。(4)では、クラウド拡張では、OpenStackによるパーソナルクラウド構築をほぼ完了し、次年度以降の通信実験、ならびに応用実験の目途を付けた。セキュリティでは、研究成果の論文誌投稿の準備を進めている。センサー活用では、上記クラウド拡張と連携し、エッジコンピューティングも活用した効率的かつ柔軟な応用開発を目指している。無線技術は2020年の5G実用化を想定した実験準備を開始し、シミュレーション評価、実機評価実験の二面から準備を進めている。QoE評価に関しては、観測可能な変数(瞬断時間など)からのQoE推定式も活用した評価実験を進めている。(5)のアプリケーション開発では、各種のプロトタイプ実装と評価に加え、上記クラウド拡張とセンサー活用を統合した今後の新規なプロトタイプ実装の準備を進めている。(1)の通信履歴取得では、スマートフォンアプリの開発・改良を進め、試験的な公開を目指す。ユーザに不要なストレスを与えないインライン計測は昨年度からの継続課題であり、今後も継続する。(2)の通信品質予測では、国際学会の動向も踏まえ、深層学習の導入が緊急の課題であり、新規課題としての検討を進める。このとき、(4)のクラウド拡張を踏まえた深層学習の計算環境整備も課題になる。(3)の適応配信制御と最適経路探索に関しては、プロトタイプ実装も含めた評価として、基礎検討に関しては一通りの目途を付けた。今後は、規模の拡大や無線通信環境の動的な変化への対応など、実用的な課題検討にシフトする。(4)の拡張技術に関しては、まずクラウド拡張とセンサー活用を統合し、各種の通信実験と応用実験への拡張を図る。具体的には、SDN拡張やビッグデータ拡張が可能であり、必要に応じて拡張テーマを設定し、外部資金による新規の研究費申請も検討する。また、(1)の通信履歴取得とセンサー活用の統合も図り、通信履歴取得に加え、人間の行動分析等への拡張を図る。また、新無線技術は5Gへの対応を図り、4K/8K映像配信のシミュレータ・エミュレータ評価を開始し、今後の実機評価に向けた準備を進める。QoEに関しては、人間の知覚特性の計測と反映を継続すると共に、客観指標の活用によるプロトタイプ実装評価への適用を図る。(5)のアプリケーション開発に関しては、最終年度も想定し、各種のプロトタイプ実装を開始する

  • 超多人数の接続率満足度を最大化する災害環境適応型省エネ指向ネバーダイネットワーク

    研究期間:

    2014年04月
    -
    2017年03月
     

     概要を見る

    「大災害」と「温暖化」の2つの課題の解決へ向けて、災害時に不通となった超多人数(100万人以上)の利用者の「接続率満足度」を最大にする「災害環境適応型省エネ指向ネバーダイ・ネットワーク」を提案し、その基盤技術を確立した。具体的には、消費電力を最小限にしつつ、災害時には災害状況を自律的に把握し、多人数が安否確認できるICT技術を研究開発し、プロトタイプによる実験からその有効性を示した

  • 超音波を用いた通信に関する多角的な研究

    研究期間:

    2014年04月
    -
    2017年03月
     

     概要を見る

    WHOより電磁波の人体への影響が発がんの観点で3bという十分に関連性があるものとの評価が2011年に正式に出された。 研究では超音波を用いた安全な無線通信方式を確立し、無線LAN等の身近な通信に用いるための研究を行った。低速度のものは存在するが空間伝送において高速なものは殆ど存在しない。研究では特に空間伝送に着目し高速な通信を行う手法の確立や、空間に超音波伝送する際の伝送可能速度の指標を実験式の観点で構築した。30cm,60cm,120cm,240cmの距離に於いて200k-1000kspsの伝送実験を行い、実用的には60cmでは1000kspが可能であることなどを明らかにした

  • UAVを用いた広域通信網に関する多角的な研究

    研究期間:

    2011年04月
    -
    2014年03月
     

     概要を見る

    本研究では,危険区域でも飛行可能な無人機(UAV)を利用することで,現場上空を飛行させ,空中映像だけでなく,センサ技術を用いた行方不明者探索を可能にさせる。主に,UAVはアメリカや中国のように偵察機として一般的に用いられているが,本稿ではセンサ技術を用いた探索機として利用するモデルを提案した。提案モデルとして,腕時計型トランスポンダとUAVとの信号やりとりから行方不明者位置特定システム構築を行った。実際に,腕時計型トランスポンダアンテナ製作評価をはじめ,UAV-センサ間における伝送成功率,平均伝送遅延,ビット誤り率,パケット誤り率といった通信品質評価を行った

  • 次世代VHF Digital Linkの研究

    研究期間:

    2001年
    -
     
     

  • 衛星通信ネットワークの研究

    研究期間:

    2000年
    -
     
     

  • FWAアクセス方式の研究

    研究期間:

    1999年
    -
     
     

  • グローバル通信ネットワークを介したグループ作業に関する研究

     概要を見る

    1)多数の低軌道衛星を用いたグローバル通信ネットワークの構成論低軌道を周回する複数の衛星を用いたグローバル通信ネットワークの構築について提案、検討を行った。本研究では衛星、軌道の配置法として対称軌道を用いた。地球を1つの球とみなし、5回対象軸に衛星を均等に配置したネットワークを仮定し検討を進めた。このネットワークについてアドレス方式及びルーチング方式を提案した。これらの方式について、理論解析と計算機シミュレーションにより、通信回線のスループット、遅延特性を求めた。その結果、低軌道衛星を用いたグローバル通信ネットワークのトラヒック特性を明らかにすることができた。2)グローバル通信ネットワークを介したグループ作業特有の通信機構の解明 2.1)同報通信サービスの効率化:超大規模マルチキャスト交換網の将来有望なコピー網として再起的コピー網(Recursive Copy Network以下RCN)を提案した。本研究では、シミュレーションにより、RCNのセル損失率が低いこと、遅延特性は負荷の増加にあまり関係しないことを示した。さらに、RCNのバッファを大きくすることなくバッファオーバーフロー確率を低く抑えるフロー制御法を提案した。本フロー制御法は簡単に実現化でき、制御オーバーヘッドが小さいので高速ネットワーク環境に対応させるのは容易であることを示した。 2.2)並列処理を活用した多元接続アルゴリズム:4チャネル以上の場合でもスループットが低下せず、効率的にチャネルを利用できる並列衝突解消アルゴリズム(PCRA)を提案し性能評価を行った。PCRAはチャネル数が多い場合でも高スループットが維持できることを示した。 3)グローバル通信ネットワークを介したグループ作業における動的情報処理のモデル化とその解明 低軌道衛星を用いてコーザからの情報を収集するシステムの制御方式について検討した

  • 高性能多元接続方式の構築に関する多角的研究

     概要を見る

    本研究では実衛星を用いた実験を元に、様々な高性能多元接続方式の構築を行った。その概要を以下に示す。(1)実衛星を用いた捕捉効果実験本研究では実衛星(JC-SAT1)を用い、複数キャリアを同一周波数で、異なる電力レベルによるアクセスを行ない、捕捉効果の存在を確認した。実験の結果、実用衛星並びに地球局設備を用い、2レベルの場合は2局間では約5dB、3局間では約9dBで、それぞれ捕捉効果の得られることが明らかになった。更に、3レベルを用いた捕捉も実現可能であることを定量的に示した。捕捉効果という新たななる次元での可能性を示したものとして、高い評価を受けた。(2)捕捉効果を用いた高性能多元接続方式の構築実験により得られた、捕捉効果を用いた多元接続方式としてFAWAC(Fixed Assingment based Window Aucsess)を考案し、その理論解析を行なった。FAWACは低電力で即時送信を行ない、割り当て送信を高電力で行なうもので、低負荷から高負荷までその適用範囲が広く、捕捉効果により遅延特性の優れた方式である。解析では各局が異なったトラヒックを持つ場合など、多様で不均一な環境を想定しその特性を評価した。また、発生データ長が一定でない場合のアクセス方式として、長いデータを高電力で送出することで転送成功率が向上可能な長データ優先送出方式を提案し、その評価を理論解析で行ない、スループット特性が向上することを示した。(3)マルチメディア衛星通信システムの構築多数局が参加する会議を衛星の同報性を利用して行なう場合、新規に発言を要求する場合、その発言要求を伝送するためのチャネルを使用せず、捕捉効果を用い回線交換のイメージで順次切りかえていく切替え方式を提案した

  • 周回衛星を用いた移動体通信網に関する多角的研究

     概要を見る

    本研究では周回衛星を用いた移動体通信の可能性を高めるため、実測に基づく測定パラメータを元にシミュレーションモデルを新たに構築し、移動体周回衛星通信の環境を正確にさせることに成功した。更にその再現モデルに基づき有効なアクセス方式などを提案し、その有効性を示した。具体的には以下の成果が挙げられる。1: 周回衛星を用いた移動体通信路モデルの確立従来の周回衛星に関する研究は断片的なものが多く、例えばシャドウイングの影響に関しても見通し率に基づく簡単な通信モデルが用いられている。本研究ではシャドウイングの継続の度合を継続分布の観点で仰角別に正確に求め、また見通し継続分布も合わせて求めることで、より具体的な通信モデルの構築を行なった。また、道路上では進行方向方面と建物方向方面ではシャドウイングの状況は大きくことなることが考えられるため、本研究では道路方向を0度として30度、60度、90度における各継続分布を個別に測定した。更に、樹木、電信柱、看板等の遮弊小物体に関してもその存在確率の観点から測定を行ない。それぞれ、仰角別に、方向別での通信路状況を正確にモデル化した。また、ライス分布とレイリー分布により具体的な通信特性が得られるシミュレーションを完成した。2: 周回衛星を用いた移動体通信方式の確立予定されるアプリケーションの許容遅延時間によって、構築するシステムは大きく異なる。音声通話、TV会議等の即時性の要求される場合は、衛星ダイバーシチを用い途切れない通信を行ない、即時性が重要でない電子メール等のデータアプリケーションではビル影等の障害物を初めて通信方式として有効活用するDAS(Directional Access using Shadowing)方式を提案し、建物による不要電波発射を押え、周波数の有効利用可能な方式であることを示した。3: 様々な軌道の周回衛星及び成層圏飛翔体との比較周回衛星の軌道は極軌道や傾斜角を持つ軌道など様々であり、また、その高度によっても通信特性は大きく異なる。本研究では成層圏飛翔体を含め、多様な周回衛星を用いた場合の特性を求め、その性能比較を行なった

  • ソフト無線技術を適用する時間・周波数同時拡散方式に関する研究

     概要を見る

    ソフト無線技術を適用する時間・周波数同時拡散方式について研究を行い,以下の研究成果を得た.(1)周波数拡散FSK波形の時間軸の位置に情報を乗せて時間拡散を行う時間・周波数同時拡散PPM方式を開発した.(2)同時拡散式の時間波形,周波数スペクトル,及び,誤り率をシミュレーションを用いて明らかにした.また,解析的にその通信路容量を導出し,時間拡散PPM,周波数拡散FSK,及び,同時拡散方式が等しい通信路容量を持つことを示した.(3)同時拡散方式は,ソフトウェアにより帯域幅と時間の積からなる次元の配分を,時間拡散PPMと周波数拡散FSKに対して通信路に適応して変化させることができ,通信路におけるCW干渉およびインパルス干渉の両方に対して耐性を有することを示した.(4)DSPボード上で,時間・周波数同時拡散PPM方式をソフトウェアで製作し,ソフトウェアによる送信機の実現可能性を明らかにした.(5)時間・周波数同時拡散方式の誤り率を改善する方法として,PPMのセパレート符号化と反復復号の提案を行った.これは,セパレート符号化における各部分符号器の相関をスロット確率情報の受け渡しにより利用するものである.提案した復号法は,符号器の全状態を利用する方法とほぼ同等の符号化利得が得られることを明らかにした.更にターボ符号の適用による誤り率の改善を明らかにした.(6)時間拡散PPM方式における周波数有効利用技術として,帯域幅を削減して伝送し,受信側で削減スペクトルを再生する新たな変調方式を開発し,その誤り率評価を行った

  • 成層圏飛翔体を用いた移動体通信に関する多角的研究

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    1:見通し継続角度分布、遮弊継続角度分布の取得飛翔体との通信を行なう場合、ビル等の構造物による遮弊が問題となる。研究では道路上を移動する車両との通信を想定し、道路方向に対し飛翔体が0°、30°、60°、90°に位置する場合の、各相対角における見通し状況を市街地における実測によって求めた。その際、各相対角度において、仰角で10°毎に水平方向に見通し可能な継続角度である見通し継続角度分布とシャドウイングである遮弊継続角度分布を都市規模別に大都市(新宿,渋谷)、中都市(浅草)、小都市(桐生)においてそれぞれ求めた。更に,各都市規模における建築物の高さ,幅の分布と道路からの距離に基づくモデル化を行ない,実測データに基づく値に近い特性が得られる通信路遮弊理論モデルを構築した.2:仰角別多重伝搬特性取得ビルの屋上にバルーンを上げそこから送信された信号を地上移動体で受信し,その受信電力レベルの変動を仰角別に調べた.実験の結果,低仰角では変動幅が大きく,高仰角では変動幅が小さく信号レベルと散乱波レベルの差であるC/M比では,低仰角で3dBから高仰角で24dBと大きく異なることが分かった.3:成層圏飛翔体通信路モデルの構築上記の2実験により、成層圏飛翔体通信路モデルを構築し,シミュレーションを行ない,都市別の通信状況をパケット欠損率の観点で表現した.その結果,大都市部と小都市部では欠損率が約3倍程度異なることなどを明らかにした.これらの成果は更に論文として発表予定である

  • 光無線通信を用いた移動体通信に関する多角的研究

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    電車内における電磁波の人体や医用電気機器に悪影響を及ぼす可能性のない光を適用した新しい通信方式と巡回発光型セルを用いた光移動体通信方式を提案しその評価を行った,主な成果を以下に列挙する。(1)電磁波の人体や医用電気機器に対する弊害を示し,列車内における人にやさしい光無線通信の必要性について論じた.列車内光無線通信想定モデルの内容について明記し,システム的な観点から想定しているアクセス方式を提案した.(2)デバイスの選定や高周波回路技術の適用など,ハードウェアの要素技術の確立を含めた広帯域光送信器,受信器の設計,開発,評価を行った,遅延プロファイル計測システムを構築し,計測システムが有効であることを示した.(3)ガラス面及びステンレス面における光の入射角度別反射パターンの測定実験を行い,反射素材ごとの入射角度別の反射強度を明らかにした.実験結果から,光の入射角度が小さいときと比較し,入射角度が大きくなるにつれて反射強度も大きくなることを示した.(4)実際の列車車両内において光の伝搬特性を把握するための実験を実施し,伝搬特性を窓ガラス,ステンレス壁および人体を考慮した光送信器角度別遅延プロファイルとして明らかにした.座席部付近における光送信器の使用を想定した実験では,直接変調光に対して反射変調光は約1.5nsの遅延光となり,壁がステンレスの場合の反射変調光は直接変調光の約20%,窓ガラスの場合約7.3%という結果を得た.また,人体の反射を考慮した混雑時の車両内中央部における実験より.衣類からの反射変調光が認められ,その光電力は直接変調光の約6.2%という結果を得た.(5)光無線通信におけるガラス面,ステンレス面の反射光を考慮したディジタル変復調方式の空間光伝送実験を実施し,通信品質の特性を取得した.(6)巡回発光型セル方式(DTCE方式)を移動体受信に適用した具体的モデルについて検討し、各種モデルの伝送特性について検討した。また、移動体無線通信にDTCE方式を適用したモデルとサイトダイバーシチ方式を適用したモデルとを比較検討し、移動体無線通信で各送信器間の同期ずれの問題を考慮した場合には、DTCE方式では同期ずれの影響を受けにくく、より簡易なシステム構成が可能であることを示し

  • 楕円変調方式の提案および実用化を目指した多角的研究

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    本研究は楕円を用いた新しい変調方式を提案するものであるが、本研究期間内での成果として振幅、周波数、位相の各次元における楕円の変調方式を具体的なパラメータを用いて実現し、その性能評価を行った。まず長軸固定モードにおける、軸角度に基づく各種変調方式の確立、離心率の変化に基づく変調方式の確立と、位相変調との組み合わせであるEPSK方式を提案、構築を行い、各方式に関してはDSPによる実波形の生成、復調、周波数スペクトラムの測定、BER特性取得などを行った。具体的には、長軸固定モード、長軸回転モードにおける波形の導出は楕円信号処理装置、ならびに楕円信号処理システムで行いその基礎特性を取得した。長軸固定モードでは、オフセット長軸角度と離心率の組み合わせで各種伝送情報を表現した他、更に、振幅、位相、周波数での変調を組み合わせて、その特性を周波数スペクトラムの観点と、BER特性の観点で性能評価を行った。位相変調との組み合わせであるEPSK(Elliptical Phase Shift Keying)では4array,8arrayでの位相楕円変調方式を提案し、その特性を解析したほか、DS-CDMAとの組み合わせなど、様々な切り口で評価を行った。理論解析結果より従来方式と比べて信号対雑音特性など、高い性能が得られることが明らかになった

  • HF帯を用いた広域マルチホップネットワーク構築に関する多角的研究

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    本研究では、非常災害への対応として、キャリアにHF帯(短波)を用い、マルチホップ無線ネットワークを適用した「広域マルチホップネットワーク」を提案しその可能性を評価した。HFは低電力で簡易かつ低コストのシステムで長距離の伝搬が可能であり、マルチホップ無線ネットワークは、通信の際にインフラを必要とせず、ノードを持ち寄れば即座にネットワークを構築できる特性がある。本研究において近隣にある局間の通信に、インフラを必要としないマルチホップ無線ネットワークを用い、長距離端末間の通信は、HF帯の電離層反射波を用いてネットワークを構築する新たな通信システムを検討した。実現性を高めるため、受信電力レベルに応じてパケットの送信タイミングを変化させるタイミング選択式アクセス方式の提案や、HFの特性であるスキップゾーンへの対応として新たなスキップゾーン解消方式、更には打ち上げ仰角を制御可能な位相差を用いたアレイアンテナを構築し、スキップゾーンの解消や到達距離の制御などを行いその効果を評価した。研究の成果によりHFを用いたマルチホップネットワークが実現可能であり、その有効利用を行うための各種制御方式が確立できた

  • 人体内、人体間の通信におけるアクセス方式及びその応用に関する研究

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    本研究では人体通信技術を用いて,人体手部における指の識別や掌上の場所の特定を行う検討を行った.指識別方式では周波数,受信電力差,位相差等の識別情報と装着箇所を組み合わせた実験を行い,少ない識別情報で,より高精度の指の識別率を得る最適な組合せを求めた.掌識別方式では,掌上に複数の観測点を設け,観測点を正しく識別可能であるか求めた.更に,掌上に記述した文字を認識する技術の提案及び実験を行った.結果として,人体通信を用いて指識別及び掌識別方式が実現可能であることを示した.また、腕の動きや手首の動き等の検出を行い、ジャンケンを識別することに成功したほか、医療応用に関しても通信方式を提案した

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特定課題研究

  • 楕円変調方式の提案及び実用化を目差した多角的研究

    2003年  

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    本研究は楕円を用いた新しい変調方式を提案するものであるが、本研究期間内での成果として振幅、周波数、位相の各次元における楕円の変調方式を具体的なパラメータを用いて実現し、その性能評価を行った。 まず長軸固定モードにおける、軸角度に基づく各種変調方式の確立、離心率の変化に基づく変調方式の確立と、位相変調との組み合わせであるEPSK方式を提案、構築を行い、各方式に関してはDSPによる実波形の生成、復調、周波数スペクトラムの測定、BER特性取得などを行った。 具体的には、長軸固定モード、長軸回転モードにおける波形の導出は楕円信号処理装置、ならびに楕円信号処理システムで行いその基礎特性を取得した。長軸固定モードでは、オフセット長軸角度と離心率の組み合わせで各種伝送情報を表現した他、更に、振幅、位相、周波数での変調を組み合わせて、その特性を周波数スペクトラムの観点と、BER特性の観点で性能評価を行った。 長軸回転モードでは、長軸の回転速度、回転方向(右回転、左回転)、あるいは回転速度、回転方向の変化のさせ方、離心率のパラメータを各種組み合わせ、それぞれの周波数スペクトラムと、BER特性の関係について調べた。 更に、振幅、位相、周波数変調と組み合わせ、それぞれの特性も導出する。 また、同時に理論モデルの構築も行い、BER等の理論式の検討を行った。また、受信に関してはコリレイターを用いた方式で従来方式よりも優れた特性が得られているので、具体的なシステムとして検討を行った  楕円変調波形は全て楕円信号処理システムおよび楕円信号処理装置で生成され、現有設備であるオシロスコープにより波形を解析した。 

  • 成層圏飛翔体を用いた移動体通信における電波伝搬特性の取得に関する研究

    2000年  

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     成層圏飛翔体や低軌道衛星などを用いた通信システムでは、構造物による反射の影響により電波伝播は到来方向の仰角別に異なる. 本研究では仰角別に異なると考えられるそれら多重伝搬特性を、実測実験に基づいて測定し、更に様々な周波数で測定し、その比較を行った。まず、送受信用アンテナとして2.4GHz,および1.2GHzでの極力指向性特性をもたないループ型のターンスタイルアンテナ、スリーブアンテナ更には折り曲げタイプのスリーブアンテナをを作成し、その性能を実測実験において測定した。その際、市販のモノポールアンテナとの比較を行い、指向性特性や定在波を測定し、定在波では概ね2.0以下であり、アンテナ利得もほぼ所定の値を示すことを確認した。 次にビルの屋上からアンテナを迫り出させて測定実験を行うため、アルミ性ポールにアンテナ所持機構を持たせるためのボックスを作成し、位相差給電機構が問題なく収納でき、かつ強風にも耐えられるよう強固に固定する支持機構を作成した。また、移動車両においては車両の頂上に受信アンテナを設置するための所持機構を作成し振動等にも耐えられる様工夫を行った。測定データはスペクトラムアナライザにGPIBインターフェイスを持たせたノート型パーソナルコンピュータで取得し、ワークステーションでデータの解析を行った。実験結果は仰角が大きくなるにつれ直接波と間接波の比率における直接波の成分が相対的に大きくなることから受信信号レベルの変動幅が小さくなることが定量的に得られた。今後の課題はこれらのデータをまとめて飛翔体通信のシミュレーションを作成し、通信方式提案やその性能評価を行うことである。これらの成果は電子情報通信学会研究会、論文誌等において発表を行う予定である。

海外研究活動

  • 次世代ワイヤレスネットワークに関する多角的な研究

    2008年07月
    -
    2008年12月

    アメリカ   スタンフォード大学

 

現在担当している科目

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