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本研究室では,主に効率的で高速な通信を実現するために,情報通信理論を初め,通信路符号化変調方式及び多重接続方式 など現代の移動通信システムで基礎的な物理層との研究を行っています.また,IoT技術を応用したICTによる猟師の支援レーダ信号の設計と判定及びネット広告技術の研究も行っております.

情報通信の目的は,情報をより速く希望の相手に正確に伝えることです.しかし,送信機から送信された信号は伝搬途中で電力減衰と共に,通信路の帯域制限による信号歪みが生じます. また,受信機で加わる雑音,反射波によるフェージングシンボル間干渉や複数のユーザが通信路を共有する際に生じ得るマルチアクセス干渉なども 通信システムの性能を劣化させる原因となりますが,高速移動時にはドップラー効果による周波数偏移が更に安定した高速通信を困難にします.

情報通信理論は,情報理論と通信理論で構成されてますが,この二つの分野は共通のテーマが多くあります.大雑把に分けて,情報理論では様々な通信環境においての通信の限界について調べますが,確率統計に関する知識が不可欠です. 一方,通信理論では具体的な通信方法について検討し,その性能分析や改善策について考えます. 必要となる数学知識は,確率統計の他,微積分,線形代数,確率過程,信号解析及び信号処理などがあります.

変復調や帯域制限のため,どんなディジタル通信システムも通信速度を上げるに従って符号間干渉の問題が厳しくなって来ます.このテーマでは,この影響を軽減するための波形整形,等化などの問題について調べます.
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無線通信などでは図で示したように複数のユーザが同じ通信路を通じで同時に通信を行ないますが, このような通信システムはマルチアクセス通信路(Multiple-Access Channel)と呼ばれます. MAC通信では,ユーザ間の信号が互いに干渉し合うのを回避するために,送信時間をずらしたり, 各ユーザに異なる周波数を割り当てたりする直行分割方式で通信を行いますが, 直行分割方式ではK人のユーザがいる場合各ユーザは1/Kの資源しか割り当てられません. 一方,送信機で通信路の干渉状況が分かっている場合には,干渉整列の方式で通信を行うと, すべてのユーザが最大で1/2の資源を利用できる可能性があります. このテーマでは,与えられた通信路状況をいかに有効に利用するかについて考えます.

送信機より送信された情報は,雑音や干渉の影響で誤って受信機に伝達されることがありますが,デジタル通信方式では誤り訂正符号を適応することで許容範囲内の誤りなら訂正することができます.

通信路符号化もしくは符号理論と呼ばれる分野は,このような誤り訂正符号の構成法と情報復元方法に関して研究しますが,なるべく多くの情報を送れる符号化レートが高く, 誤り訂正能力が優れ,情報復元が簡単な符号を見つけることを目標とします. 必要となる数学知識は,確率統計,微積分,線形代数,有限体理論などがあります.

過去の送信情報とは無関係に,一つあるひは複数のビットを特定の符号語にマッピングする符号をブロック符号と呼びます.線形ブロック符号であるRS符号は,符号化が簡単な回路で実装でき,効率的な復号方法が見つかっている符号です. RS符号は特に,誤りが集中的に起きるバーストエラーへの訂正能力に優れ,下記の畳込み符号と連結しての応用も多くあります.

過去の送信情報と無関係に符号語を生成するブロック符号と比べて,生成される符号語が過去一定期間の送信情報と現在の入力情報に依存する符号は有限状態機械(Finite State Machine)として考えられ, 有向グラフを用いて表現できます.有限状態符号器を用いるトレリス符号の中で,特に線形となる畳み込み符号は,携帯や無線LANなどで広く使われている符号でありますが, このテーマではフェージング環境においてそれぞれの無線通信システムでの適応方法について研究します.

複数の畳込み符号をインターリーバで繋いで構成するTurbo符号は,ビット誤りを生じさせずに伝送できる最大の伝送速度(理論可能な限界値)に近い特性を有した上に, 符号化や復号化が簡単であることより,移動通信企画に採用されています.このテーマでは,与えられた畳み込み符号に適するインターリーバの設計を中心に,Turbo符号の新たな展開を研究します.
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ディジタル化(符号化) された情報を伝送する場合、送信信号は変復調器の回路などで発生する雑音によって誤りを起こしますが、 その雑音の影響を軽減する誤り訂正符号化技術と符号化された情報を搬送波に乗せて送信する変調技術を一体化させることによって、 今までと同じ信号点エネルギーで同等の誤り訂正能力を持たせたまま、一度により多くの情報を送れるようになります。 つまり、限られた周波数帯域と信号電力で、より高速かつ信頼性の高い通信が行なえるようになります。 この通信方式を符号化変調方式と呼び、主に、ディジタル衛星放送やディジタル地上放送で使われています。 本研究では、変調方式によって送信可能な信号点の構成方法や信号点と符号化された系列の対応関係を決定するアルゴリズムについての研究を行ないます。

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CDMA(Code Division Multiple Access)は、各ユーザに固有の拡散符号を割り当てて多元接続を行う方式であり、 スペクトル拡散通信とも呼ばれています。 CDMA は音声だけでなく静止画像・動画・コンピュータデータなどの各メディアに柔軟に対応できるため、 21世紀の第3世代移動体通信(IMT-2000)に向けて、現在、盛んに研究されています。 本研究ではモバイル・コンピューティングに必要不可欠となるマルチメディア通信全体の効率をどれだけ上げるかを目指します。
PSKやQAMなどのディジタル変復調は単一搬送波で伝送されるが、OFDMでは直交関係にある複数の搬送波を互いに重畳させてデータ伝送を行う。 ディジタル放送ではOFDMが使用されており、ゴーストなどの妨害に強いという利点がある。 ここでは、OFDMに誤り訂正を加えたCOFDMについて考えてみる。
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光空間伝搬を用いた通信はビル間や室内のデータ伝送、電話、路車間通信などに実用化されています。 光無線LAN は法規制がないため、光搬送波の持つ広帯域が自由に利用できます。 光搬送波は室内の壁や天井で完全に反射してしまうため、隣接ネットワークとの干渉が起こりません。 従って、室内の電器機器に対する電磁干渉の影響を考えずに済むなどの利点が挙げられます。 本研究では、光無線ネットワークにおいて、多元接続方式であるCDMAへの適用について考え、 従来の光無線多元接続方式を用いたものよりも、より柔軟なネットワーク構成を作り上げることを目指します。
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