カオスに基づくスペクトル拡散符号を用いたマルチユーザ同期捕捉

• 研究課題/領域番号: 17760312
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 通信・ネットワーク工学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 實松 豊 九州大学, 大学院システム情報科学研究院, 助手 (60336063)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円); 2006年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2005年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
• キーワード: スペクトル拡散通信 / CDMA / 擬似乱数系列 / 同期捕捉 / マルコフ連鎖 / カオス力学系 / チップ波形 / FIRフィルタ設計 / ニューラルネットワーク

研究概要

従来,DS-CDMA通信では,シフトレジスタ回路によって生成されるGold系列やKasami系列がスペクトル拡散符号として広く用いられている.研究代表者らは,信号の到着遅延時間がユーザごとに異なる非同期CDMA通信の場合,1チップ以下の遅れは不可避であるとの立場から,チップ非同期CDMA通信の性能評価を行った.本年度は,ユーザ間干渉の総和値であるTSC(total square correlation)のチップ非同期版を定義し,その下界を与えた.チップ非同期版TSCは,スペクトル拡散符号に加えて送信パルスの形状に依存するので,従来別々に設計されていた拡散符号とパルス波形は,同時最適化されるべきである.パルス波形に関しては,単一ユーザによるBPSK通信用のレイズドコサイン波形がCDMAでもそのまま利用されている.レイズドコサイン波形は,シンボル間干渉ゼロを補償するナイキスト条件を満足するが,チップ非同期CDMA通信では,シンボル間干渉よりもユーザ間干渉により信号の劣化が起こるので,研究代表者らはナイキスト条件を緩和することを提案した.波形と拡散符号の同時設計を行い,帯域外エネルギーがレイズドコサイン波形に等しくなるように調整したガウス波形とカオス力学系に基づくマルコフ符号の組み合わせが,従来のレイズドコサイン波形とシフトレジスタ系列の組み合わせよりも,ユーザ間干渉を下げることを示した.ビット誤り率に関しては,接続しているユーザ数が少ない場合は,ユーザ間干渉の減少よりも,ナイキスト条件を満たさないことによる信号の劣化度の方が強いので,ガウス波形とマルコフ符号の組み合わせの性能は悪いが,ユーザ数が多い通常のCDMAの運用環境では,この組み合わせの方が従来の符号と波形よりも優れていることを,理論的に示すとともにシミュレーション実験により確認した.

研究成果

• [雑誌論文] Gaussian Chip Shaping Enhances the Superiority of Markovian Codes in DS/CDMA Systems (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Jitsumatsu, T.Kohda
  • 雑誌名: Proc. of 2006 IEEE Int. Sympo. on Circuits and Systems ページ: 21-24
• [雑誌論文] A Lower Bound on the Mean Squared Correlations for Band-Limited Asynchronous DS/CDMA Systems (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Jitsumatsu, T.Kohda
  • 雑誌名: Proc. of 2006 IEEE Int. Sympo. on Information Theory ページ: 1524-1528
• [雑誌論文] Chip-Asynchronous Version of Welch Bound : Gaussian Pulse Improves BER Performance (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Jitsumatsu, T.Kohda
  • 雑誌名: Proc. of Int. Conf. on Sequences and Their Applications 2006 ページ: 351-363
• [雑誌論文] Gaussian Chip Waveform Together with Markovian Spreading Codes Improve BER Performance in Chip-Asynchronous CDMA Systems (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Jitsumatsu, M.T.A.Khan, T.Kohda
  • 雑誌名: Proc. of Globecom 2006 (CD-ROM)
• [雑誌論文] Introducing ISI Can Lead to Reduction in BER of Chip-Asynchronous DS/CDMA Systems (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Jitsumatsu, T.Kohda, M.T.A.Khan
  • 雑誌名: Proc. of the 9th Int.Sympo. on Wireless Personal Multimedia Communications (CD-ROM)
• [雑誌論文] FIR Pulse Shaping Filter Makes Markov Codes Better than I.I.D. in Chip-Asynchronous DS/CDMA Systems (2006)
  • 著者名/発表者名: Y.Jitsumatsu, M.Ogata, T.Kohda
  • 雑誌名: 2006 Int. Sympo. on Nonlinear Theory and its Applications (CD-ROM)
• [雑誌論文] Code Acquisition in DS/CDMA System by Employing a Detector Based on a posteriori Probability Calculation (2005)
  • 著者名/発表者名: M.T.A.Khan, N.Eshima, Y.Jitsumatsu, T.Kohda
  • 雑誌名: IEICE Trans. on Communications E88-B, no.10 ページ: 4047-4055
  • NAID: 110003222643
• [雑誌論文] Design of Code-Matched Receiver for DS/CDMA Communications (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Jitsumatsu, T.Kohda
  • 雑誌名: Proc. of 2005 IEEE Int. Symp. on Circuits and Systems ページ: 884-887
• [雑誌論文] Associative Memory Learns Markov Patterns Better than I.I.D. Patterns (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Jitsumatsu, S.Inoue, T.Kohda
  • 雑誌名: 2005 Int. Symp. on Nonlinear Theory and its Applications ページ: 234-237
• [雑誌論文] Maximum a posteriori Probability (MAP) Code Acquisition in Multiuser DS/CDMA Systems (2005)
  • 著者名/発表者名: M.T.A.Khan, N.Eshima, Y.Jitsumatsu, T.Kohda
  • 雑誌名: Proc. of 2005 Asia-Pacific Conference on Communications ページ: 654-658
• [雑誌論文] Associative Memories with Asynchronously Overlapping Connections Learn Markov Pattern Better Than I.I.D (2005)
  • 著者名/発表者名: Y.Jitsumatsu, T.Kohda
  • 雑誌名: 第28回情報理論とその応用シンポジウム ページ: 87-90
  • NAID: 10016853118
• [雑誌論文] A Novel code Acquisition Algorithm and its Application to Markov Spreading Codes (2005)
  • 著者名/発表者名: Tahir Abbas Khan, Yutaka Jitsumatsu, Tohru Kohda
  • 雑誌名: Proc. of 2005 IEEE Int. Symp. on Circuits and Systems ページ: 2056-2059