研究開発

禾ムの＝ンピ—ータ体験

赤岩芳彦
早 い も の で 、 昨 年 の 4月に赴任してきてから、＊1年 経 と う と し て い る 。 種 々 の仕事に追いまくられて、時間のみがずいぶんと速く過ぎた気がする。早く研究に着手しなければと焦ったものの、実験室はもちろん、設備も何もない状況であった。とすれば、紙と鉛筆で用が足りる理論解析か、あるいはコンピュータを利用したシミュレーション実験を行うしかない。どういうわけか、こういう状況で、研究のアイデアだけは、特に、朝早い目覚めの寝床の中で、近年になくよく浮かんできた。
私 が 1 0年 来 、 研 究 を 行 っ て い る デ ィ ジ タ ル 移 動 通 信 の 分 野 は 、 最 近 に な っ て火がついた情勢にある。ヨーロッパ、米国、日本が競い合って研究開発を進めており、特にヨーロッパ諸国の勢いは、昔のことを思うと信じられないくらいである。新しいアイディアを早く検討して発表したいのは、このような状況であるから な お さ ら の こ と で あ る 。 こ こ で は 、 昨 年 の 1 1月 か ら 情 報 科 学 セ ン タ ー の コ ン
ピュータを使って行った、ディジタル移動通信方式の研究についての報告を、私がこれまで計算機を使ってきて経験したことを交えて、書いてみたい。まず、研究の背景から始めよう。

•

ディジタル化は、すべての技術分野において、時代の趨勢である。ディジタル化のメリットは、雑音や歪みに強いこと、種々の処理（変換）が容易になること、
記 録 や 蓄 積 が 簡 単 に な る こ と な ど で あ る 。 例 え ば 、 音 楽 部 門 に お い て は 、 C Dが完全にアナログレコードにとって代わり、私の研究分野である通信部門においては、I S D N (Integrated Services Digital Network) の動きがある。

ISDNは、通信伝送路、交換機などの通信システムをディジタル化して、標準化した仕様のもとで、音声のみならず、データや画像などを効率的に経済的に通信しようとするものである。マイクロ波や光ケープルを使った基幹回線や局用交換機は早くからディジタル化が進められてきた。また、これらに接続する端末装置のディジタル化も進んでいる。これらに比べると、移動通信のディジタル化の研究はだ
いぶ遅れているといえよう。その理由は、過去の例から分かるように、通信ネッ
トワークの整備は、基幹部分から開始され、次第に枝の方へ行って行き、移動通信は、まさに、枝の部分に相当するからである。その他の理由として、アナログ＊情報工学部電子情報工学科‑41‑

九州工業大学・情報科学センター
広 報 第 2号 1989.
8

方式に比べて十分に有利となる技術成果が得られていなかったこともあげられる。
移動通信のディジタル化の目的は、

ISD N を 移 動 体 端 末 へ 延 長 す る こ と の 他にも、通信のプライバシーを守るための秘話が簡単に実現できること、最新のディジタル技術により、周波数スペクトルがアナログ方式に比べて、より有効に利用できる可能性を秘めていることがあげられる。
まず、秘話についてであるが、移動通信においては、電波が四方八方に広がるとともに、通信装置が比較的安価に手に入る。そのため、今流行の自動車電話やコードレス電話を盗み聞きしようとすれば、いとも簡単なことである。

N T Tではお客に対して、電話では重要な話はしない方がよいと説明しているそうだ。軍用無線や警察用無線が早くからディジタル化されたのは、このような理由からである。
次に、電波が有限な資源であることを考えると、周波数スペクトルをいかに有効に利用するかは、最大の課題である。これを達成するためには、音声の符号化技術（アナログ・ディジタル変換），ディジタル変調技術，ゾーン構成方式など、種々の分野の技術を総合的に発展させなければならない。最近の私の研究分野は、このうちのディジタル変復調方式が主になっている。自慢することを許していただければ、防衛庁および警察（一部）向けのディジタル移動無線機には、私が考案した方式が採用されており、また、米国において検討されている次世代（ディジ タ ル ） 自 動 車 電 話 シ ス テ ム は 、 種 々 の 議 論 の 結 果 、 私 が 2年 半 ほ ど 前 に 発 表 した方式に近いものとすることが決定したようである。前置きが長くなってしまった。
今回検討したテーマは、見通しがきかない地点間で通信を行うことから生ずる移動通信回線の不安定性に対処する方法である。この問題を解決する方法として、2本 の ア ン テ ナ を 設 け て 、 受 信 品 質 の よ い ア ン テ ナ を 自 動 的 に 切 り 換 え て 選 択 する方式、いわゆるダイバーシティー受信方式が知られている。この方式においては、アンテナ切り換えを行うときに切り換え雑音が発生する問題があり、これを避けるためには、アンテナ出力で切り換える代わりに、復調（検波）出力で切り換 え な く て は な ら ず 、 受 信 機 が 2台 分 必 要 と な る 問 題 が 残 る 。 私 が 得 た ア イ デ アはディジタル信号を一定の長さのフレーム信号に切り分け、フレームごとに少しだけアイドル（プリアンプル）信号を付加して、このアイドル信号でアンテナ選択切り換えを行うものである。言ってしまえば簡単なことである。簡単さが最善ということは、技術（工学）の分野では、普遍の真理である。この基本的アイデアは、2年 半 ほ ど 前 に 得 た も の で 、 昨 年 ま で 勤 務 し て い た 日 本 電 気 （ 株 ） に い た

ときに特許を申請してあった。ただし、その特性は未だ明らかにしていなかった。
こ の 技 術 を 実 際 に 応 用 す る と き に 、 基 地 局 の み に 2本 の ア ン テ ナ を 設 け 、 小 型 化

九州工業大学・情報科字センター
広 報 第 2号 1
989.
8‑42‑

が要求される移動通信機には、その必要が無い方式のアイデアを昨年の夏ごろに得た。これらも、新技術開発事業団から特許申請を行ってもらい、同時に、毎年、Institute of Electrical and Electronics Engi
米 国 で 開 か れ て い る IEEE (neers，電気関係の会員数 30万 を 誇 る 学 会 ） の 移 動 通 信 分 野 の 国 際 学 会 に 発 表 す
る こ と に 決 め た 。 / 切 り 期 日 の 9月 1日に間に合うよう、 A 4用紙 1枚 に ま と めた要旨を投稿した。ここで、まだプログラムも作っていないのに、シミュレーション実験を行い、満足な結果が得られたと書いておいた。
このように、先走った内容の論文を投稿したことは、これが初めてである。すぐにでもプログラム作成を始めればよいものを、後期から始まる専門の学生実験の準備やらが忙しいことを言い訳にして（言い訳を補強するために、今年度、私は、1 2の 委 員 会 ・ 作 業 部 分 の 委 員 に な っ て い る こ と を 記 し て お く ） 、 結 局 、 論

文合格の通知が来る頃まで放っておいた。しかも、最終原稿の提出期限が当初よりも 10 日も繰り上がって、1月 20日 と な っ て お り 、 さ ら に 、 確 か に 論 文 を 発表するという確約書まで書かされるという念の入れようであった。実は、欲張って、というよりは、論文が落とされて、米国へ行けなくなる危険を防ぐのが正直なところであるが、会社にいたとき完成していた仕事をまとめた論文概要も投稿しており、2件 と も パ ス し て い た の で あ る 。

このように、ズルズル引き延ばす勇気あるやり方は、私の性分に合っていない。
今回のようになった原因を今振り返ってみると、民間会社にいて、ここ、7, 8

年間少なくとも管理戦という立場にあり、自分が直接手を下してプログラムを書く、あるいはタイプを打つなどの行為をしていなかったことが考えられる。人間、一度、楽をすることを知ったら、元に戻すのは困難なのである。管理職にあっては、研究上のアイデアを部下に先んじて出すことさえあまり良いことではない。
だいたいの方針を示して、後から見守るのがよい。ましてや、管理職自らが長い時間タイプを打ったり、プログラムを組んだりしたら、全体で考えて、仕事の効率が落ちるのである。私が会社の研究所で担当者のときでも、女性の研究補助者にだいたいの説明をすると、ちゃんと動くプログラムをすぐに作ってくれたもの
で あ る 。 だ か ら 、 タ イ プ な ど も 1本 指 で 間 に 合 っ て い た 。
今まで楽をしていたことを悔ゃんでも仕方がないので、自分でやると観念してとりかかった。ただし、プログラムの打ち込みは、1年 の 学 生 に ア ル バ イ ト 代 を支払うという金の力を借りて行ってもらった。プログラム作成の基本方針は、徹底的にサプルーチン化すること、少々廻りくどくとも、目で眺めやすくすることである。

1ヶ 月 半 ぐ ら い は 、 ほ と ん ど 毎 日 、 セ ン タ ー の 計 算 機 が 止 ま る ま で 、 端末の前に座りどうしであった。委員会をサボッたこともあったし、教授会を忘れた こ と も 1回 あ っ た 。 ま た 、 必 ず う ま く 行 く は ず だ と 自 信 を 持 っ て 予 測 し て い た‑43‑

九州工業大学・情報科学センター
広 報 第 2号 1989.
8のに、どうしても良い結果が得られずに、論文を投稿して、早まったことをしてしまったかと思ったこともあった。これも、プログラムの簡単なミス、しかし、人間の心理からして気付きにくいミスによるものであった。だいたいにおいて、計算機シミュレーション実験では、ミスをしてかえって良い結果が得られることはまずない。しかし、実際の実験においては、ミスによる幸運がままあることを私は実際に知っている。
今 回 の 経 験 を 大 胆 に 総 括 す る と す れ ば 、 ソ フ ト は 40 オ を と っ く に 過 ぎ て も 作
れ る と い う こ と で あ る 。 企 業 で は 、 研 究 者 3 5オ 定 年 と か プ ロ グ ラ マ 3 0 (?)
才定年などのいわれがあるようだが、これは間違いである。それはなぜであるか。
年をとってくると、記憶力が落ちる。したがって若いときみたいに、複雑に凝ったプログラムを作るのは、まず不可能である。だから、忘れてもすぐ想い起こすことが出来るように配慮する。たぶん、老婆心というものに近くなっているのであろう。これが、結果的によいプログラムにつながる。本人が後で見ても分かり易いし、他人にも理解しやすい。若者は難しいことに挑戦するという意味でもすばらしい。しかし、単なる若気の至りと言われても仕方がない面もある。

青春とは、性急さである＇と亀井勝一郎か誰かが言っていなかっただろうか。
上のような結論も、たかが 1

2ヶ 月 の 作 業 か ら 判 断 し た だ け で あ る か ら 、 数

年もかかるようなソフト開発プロジェクトで、4 0オ す ぎ の 中 年 が 若 者 に 対 抗 できるわけはないと異論を唱えるむきがあるかも知れぬ。そうかも知れない。だいたい、体力がもたないという気もする。しかし、それほど独創性を要求されることがないプログラムであれば、たとえ、体力的にかけられる時間数が少なくなったとしても、完成するまでの期間はそんなに違いはないのではないかと思っている。
本質は、若いか否かでなく、問題をきっちり整理する能力があるかどうかにか
か っ て い る よ う な 気 が す る 。 私 は こ れ ま で 大 き な プ ロ グ ラ ム を 2回 ほ ど 作 っ た ことがある。

1回 目 は 入 社 2年目であり、2回 目 は 6年 目 の と き で あ る 。 ど ち ら も年はかかった。最初の場合は、周波数ミキサの解析で、非線形性が完成までに 1大きな回路の応答を解く必要があった。

20年 前 の こ と で あ る か ら 、 計 算 機 は 研究所の手作りのもので、メモリはわづかな磁気コアメモリと、ドラムメモリ、入力 は 紙 テ ー プ 、 言 語 は A L G O Lで あ っ た 。 と に か く 、 メ モ リ を い か に 少 な く 使
うかに気を使わなければならなかった。計算機の使用は事前登録制で、時間で切って、個人専用となるが、オペレーションも自分でやらなければならなかった。
その時の決め手になったのは、非線形微分方程式の解き方であって、プログラムのステップ数は、今から考えるとそれほどでもなかった。このときは、開発されて間もなかったと思われるインプリシット法なるものを紹介してもらって、どう

九｝小1工業大学・情報科学センター
広 報 第 2号 1989.
8‑44‑

にかうまく行った。学会の研究会で発表したが、その 23ヶ 月 前 に 東 大 か ら 同じ様な問題に対する結果が報告された。ただし、回路の時定数が我々の方がはるかに小さく、非線形の影響が大きく現われ、その結果、パラメトリック効果による増幅現象が生ずることが明らかになった。発表のとき、
いか＇と質問されたとき、我々の後追いではな

微分方程式の数値解析の難しさが違う、その証拠に増幅という新しい物理現象が見えたではないか＇と胸を張って答えたのを今でも覚 え て い る 。 た だ し 、 そ の 後 1年 ほ ど し て 、 コ ン ビ ュ ー タ を 使 わ ず に 簡 単 な 仮 定のもとに、我々が出した結果を理論的にほとんど説明してしまうという論文が現われた。これには、完全に負けた。要は問題の本質をいかにうまくつかみ、それをいかにスマートに料理するかである。計算機を使い始めて、すぐに上司に計算機に使われないように気を付けろ＇と注意されてはいたが、このようなことまで意味しているとは捉えることができなかった。当時、私は若かったといえよう。
2回 目 の プ ロ グ ラ ム の ス テ ッ プ 数 は か な り 大 変 な も の だ と 思 っ て い る 。 た だ し 、計算機の性能ははるかに良くなっており、ファイルの使用が主体で、T SSモードで動かした。課題は、導波管接合サーキュレータの電磁界を解くことであったが、異方性媒質を含んでいるうえに、三次元の構造をしている。私の恩師は電磁界理論の大家の一人であったが、彼は東工大の先生に、うか＇と相談され、この問題が解けるだろ難しいから止めておいた方がよいだろう＇と答えていたということを、同じ問題である私の仕事が終わってから聞かされた。このときも、プログラムのミスや何かでずいぶん苦労したが、結局は実験とも一致する満足な結果が得られた。このとき、うまく行ったのは、物理的理解が十分に頭の中に入っており、事実、数個のパラメータだけで、大まかな特性を表現できる現象論的理論を私自身が作っていたからである。どんなにプログラムが複雑になろうが（もちろん、合理的な近似を入れたり、対称性をうまく使って、問題を簡単にしてはある）、要はこれらのパラメータが、どうあるべきかが頭の中にあったからである。このとき、私は、少し年を取っていたといえよう。話を再び元に戻そう。
正月休みにも、九州に来てせっかく近くなった田舎に帰らずに、プログラムの見 直 し と 原 稿 書 き を 行 っ た 結 果 、 ど う に か 期 日 ま で に 2つ の 論 文 を 仕 上 げ て 発 送した。期日前に発送できた満足感にそう長くも浸ってはいないときに、ベル研の知 り 合 い の 研 究 者 か ら 、 私 あ て に 、 数 10編 か ら な る 論 文 集 が 送 ら れ て き た 。 その 最 後 ほ ど に 載 っ て あ り 、 昭 和 6 3年 ('88年）

1 2月 の 米 国 の 学 会 で 発 表 された論文を見て驚いた。今回、私がいきさつを書いた論文とほとんど同じであったのである。私が概要を送ったのは、9月 で あ る か ら 、 私 の 盗 作 で な い こ と は 保

証 さ れ る 。 さ ら に 、 す で に 述 べ た よ う に 、 今 回 の 基 本 ア イ デ ア は 2年 前 に 特 許 申請を行ってある。

‑45‑

九州工業大学・情報科学センター
広 報 第 2号 1989.
85月 初 め か ら 、 サ ン フ ラ ン シ ス コ で 始 ま る 学 会 の 前 に 、 ニ ュ ー ヨ ー ク の 近 く にある、彼らのいるベル研を訪問して、お互いに同じことを考えた偶然を喜び合い、どちらが特許をいつどのような請求範囲で申請してあるかを検証することになっている。
過去について盲目となるものは、現在についても盲目となる＇という言葉が、ここで書いたような経験話にどれだけ当てはまり、みなさんの参考になるかは分からない。ここらで終わることにしたい。
プ ロ グ ラ ム を 入 力 し て く れ た 1年 生 の 長 友 君 、 計 算 機 の 使 い 方 を 親 切 に 教 え て下さった、馬被教授、廣田助教授、酒井助手、今井助手、中山助手、論文原稿を作成するときに強力な武器となった、Jスターの使い方を手ほどきにして下さった、篠原助教授、吉田助手、井本技官、英語の添削を快く引き受けていただいた、
許 斐 教 授 、 中 垣 教 授 に 、 こ こ に 記 し て 、 感 謝 し ま す (3月 30 日記）。

（追記）
今後のコンピュータ利用計画については、今のところ、まだはっきりと構想が固 ま っ て い な い 。 学 科 に 導 入 さ れ た S U Nワ ー ク ス テ ー シ ョ ン が 中 心 に な る と 思
われるが、これと、センターのコンピュータ、およびパソコンをどのように役割分担させるかが今のところ分かっていない。最近、特に、性能向上が著しい DSP (Digital Signal Processor)も 使 い 方 に よ っ て は 大 き な 武 器 に な っ て く れ そ うな気がする。
センターのコンピュータは科学計算用ライブラリの充実に魅力があるものの、今後、各教官が一斉に研究に使いだしたら、その能力が大丈夫であるか、危惧しな い わ け に は い か な い 。 使 い た い サ プ ル ー チ ン の み を S U Nに ダ ウ ン ロ ー ド し て 、実際の計算はこれをプン廻して行えば、最も都合がよいように思える。

D S Pは専らリアルタイムの信号処理に活用しようかと考えている。
私の研究室には、私も赴任予定の人も含めて、コンピュータを使いこなすことが で き る 専 門 家 が い な い 。 情 報 科 学 セ ン タ ー が 、 セ ン タ ー マ シ ン の 他 に も 、 W S、パソコン、

D S Pな ど の 各 種 の コ ン ピ ュ ー タ に つ い て 、 適 切 な 指 導 を 行 え る 人 員を養成して、コンサルティングサービスを行ってくれれば、最も助かると思っている。

九州工業大学・情報科学センター
広 報 第 2号 1989.
8‑46‑