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本研究は、自然現象や社会現象で普遍的に見られるカオス同期に学ぶことにより、カオス同期による端末クラスタの形成、クラスタのグラフ論的性質を理解し、クラスタを活用した経路探索プロトコルを考案することにより、これまでのワイヤレス通信システムに革新をもたらす新たな通信方式を創出することを目的とする。初年度として、ネットワークトポロジーとカオス同期の関係の理解、ディジタル方式発振回路の検討などの基礎的研究を行った。(1)カオス発生器を有するノードを円内あるいは直線に沿ってランダムに配置し、カオス発生器としてChua回路、ローレンツ写像、レスラー写像を用いて数値シミュレーションを行った。その結果、レスラー写像が最も同期する確率が高いこと、その理由はPecoraの同期安定条件で説明できることを明らかにした。(2)上記カオス発生器より構成が簡単なKuramoto発振器に注目して同様のシミュレーションを行った。レスラー写像より同期確率は低いものの、位相同期ループ(PLL)構成の改良により改善の可能性があるとの見通しを得た。(3)特性バラツキに強いディジタル方式PLLとして発振周期に注目した新たなPLLを考案し、CMOSを用いた回路設計と試作を行った。(4)Kuramoto発振器としてリング発振器に注入同期をかける最も単純な構成を検討し、CMOSを用いた回路設計と試作を行った。(5)カオス同期通信をLSI内に持ち込むことを新たに着想し、最近実験的に報告されたスピン注入磁化反転によるナノマグネット発振器間の同期現象についてランダウ・リフシッツ方程式を用いた理論解析を行った。
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