人工生命の概念に基づく通信システムの最適化に関する基礎研究

本研究は、種々の通信システムの最適化問題に人工生命の概念を導入することを目的としたものである。本研究においては、主に遺伝的アルゴリズムを用いた、移動通信の固定チャネル割り当て、ATM網のルーテイング、および、フェーズドアレーアンテナの低サイドローブ化について検討を行った。さらに、移動通信の最適受信法についても研究した。以下にその実施結果を述べる。1. セルラー方式を用いた移動通信の固定チャネル割り当ては組み合わせ論的問題になるため、一般に膨大な演算が必要とされる。本研究では、まず、遺伝的アルゴリズムを適用することにより、チャネル割り当てを実現する方法の定式化を行った。ここで、遺伝的アルゴリズムの交鎖においてチャネル間干渉が生じない染色体構造を提案するなど、チャネル割り当てへの遺伝的アルゴリズムの適用にいくつかの新知見を得た。2. ATM網のリンクコストを最小化する最適アルゴリズムも組み合わせ論的問題となる。このようなルーティングを遺伝的アルゴリズムにより実現する方法の定式化を行い、シミュレーションにより本アルゴリズムの評価を行った。3. フェーズドアレーアンテナのサイドローブレベルを低減する励振位相を求めることは非線形最適化問題となる。各移相器の励振位相を連結したものを染色体とみなし、交鎖、突然変異、選択の遺伝的アルゴリズムの操作を適用した。これにより、短い演算時間でフェーズドアレーアンテナの低サイドローブ化が実現できることが分かった。4. 多重伝搬波および干渉波が存在する環境下における移動通信の受信を最適化するアダプティブシステムを検討し、その特性の評価を行った。

本研究は、種々の通信システムの最適化問題に人工生命の概念を導入することを目的としたものである。本研究においては、主に遺伝的アルゴリズムを用いた、移動通信の固定チャネル割り当て、ATM網のルーテイング、および、フェーズドアレーアンテナの低サイドローブ化について検討を行った。さらに、移動通信の最適受信法についても研究した。以下にその実施結果を述べる。1. セルラー方式を用いた移動通信の固定チャネル割り当ては組み合わせ論的問題になるため、一般に膨大な演算が必要とされる。本研究では、まず、遺伝的アルゴリズムを適用することにより、チャネル割り当てを実現する方法の定式化を行った。ここで、遺伝的アルゴリズムの交鎖においてチャネル間干渉が生じない染色体構造を提案するなど、チャネル割り当てへの遺伝的アルゴリズムの適用にいくつかの新知見を得た。2. ATM網のリンクコストを最小化する最適アルゴリズムも組み合わせ論的問題となる。このようなルーティングを遺伝的アルゴリズムにより実現する方法の定式化を行い、シミュレーションにより本アルゴリズムの評価を行った。3. フェーズドアレーアンテナのサイドローブレベルを低減する励振位相を求めることは非線形最適化問題となる。各移相器の励振位相を連結したものを染色体とみなし、交鎖、突然変異、選択の遺伝的アルゴリズムの操作を適用した。これにより、短い演算時間でフェーズドアレーアンテナの低サイドローブ化が実現できることが分かった。4. 多重伝搬波および干渉波が存在する環境下における移動通信の受信を最適化するアダプティブシステムを検討し、その特性の評価を行った。