カオス理論に基づいた乱数生成回路の設計と情報通信への応用

• Project/Area Number: 17760314
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Communication/Network engineering
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 常田 明夫 Kumamoto University, 大学院・自然科学研究科, 准教授 (40274493)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2007: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2006: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2005: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: カオス / 乱数 / フィードバックシフトレジスタ / 後処理 / 負相関 / 高次均等分布性 / 相関関数 / 直交系列 / 最大周期系列

Research Abstract

本年度、以下のような成果が得られた。
1.アナログカオス回路等で生成された非周期2値乱数系列と線形/非線形フィードバックシフトレジスタおよびMod-2加算を組み合わせた非周期乱数系列の後処理法を提案し、非周期乱数の統計的の改善に有効であることを明らかにした。
2.線形フィードバックシフトレジスタに簡素な回路を付加することにより、CDMA通信で有効な負相関系列が生成可能であることを明らかにした。
3.非線形フィードバックシフトレジスタのフィードバック部と各レジスタとの結線を切り替える「フィードバック接続切替NFSR」を提案し、その諸特性を評価した。その結果、フィードバック部の回路を変えることなく、接続の切り替えだけでも、多くの最大周期系列が生成可能であることを明らかにした。
4.非線形フィードバックシフトレジスタに基づいたブロック暗号システムを提案し、その基本性能および既存の解読法に対する耐性の評価を行った。その結果、既存の解読法が適用できないこと、および従来のブロック暗号と比較して、回路規模を抑えることが可能であることを明らかにした。
5.同期CDMA技術を利用した測位システム用のスペクトル拡散符号について検討を行った。その結果カオス理論とWalsh関数に基づいて設計された直交2値系列が有効であることを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] A Study on Random Bit Generators with Post-Processing by Shift Registers and Modulo-2 Addition (2007)
  • Author(s): Akio Tsuneda
  • Journal Title: Proc. of 2007 European Conference on Circuit Theory and Design 1 Pages: 631-634
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Study on Generation of Random Bit Sequences with Post-Processing by Linear Feedback Shift Registers (2007)
  • Author(s): Akio Tsuneda
  • Journal Title: Proc. of 2007 International Conference on Innovative Computing, Information and Control 1(CD-ROM)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chaotic p-Ary Sequences with Exponential Auto-Correlation Properties Based on Piecewise Linear Maps (2006)
  • Author(s): Akio Tsuneda
  • Journal Title: Proc. of 2006 IEEE International Symposium on Circuits and Systems Pages: 1187-1190
• [Journal Article] A Study on Test Pattern Generation for LSI Tests Using Chaotic Sequences (2006)
  • Author(s): Akio Tsuneda
  • Journal Title: Proc. of 2006 International Tech. Conf. on Circuits/Systems, Computers and Communications Vol. II Pages: 177-180
  • NAID: 110004745154
• [Journal Article] Correlation Properties of Orthogonal Sequences Generated by NFSR and Walsh Functions (2006)
  • Author(s): Yoshinori Higa
  • Journal Title: Proc. of 2006 International Tech. Conf. on Circuits/Systems, Computers and Communications Vol. II Pages: 221-224
• [Journal Article] A Study on Generation of Aperiodic Binary Sequences with Good Statistical Properties by Modulo-2 Addition (2006)
  • Author(s): Sho Mitsuishi
  • Journal Title: Proc. of 2005 International Tech. Conf. on Circuits/Systems, Computers and Communications Vol. II Pages: 225-228
• [Journal Article] A Study on Generation of Aperiodic Random Numbers Using Tent-Map-Type Feedback Shift Registers (2006)
  • Author(s): Akio Tsuneda
  • Journal Title: Proc. of 2006 International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications Pages: 379-382
• [Journal Article] Statistical Properties of Modulo-p Added p-Ary Sequences (2005)
  • Author(s): Akio Tsuneda
  • Journal Title: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences vol.E88-A, no.10 Pages: 2664-2668
  • NAID: 110003213283
• [Journal Article] On Transformation between Discretized Bernoulli and Tent Maps (2005)
  • Author(s): Daisaburo Yoshioka
  • Journal Title: IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences vol.E88-A, no.10 Pages: 2678-2683
• [Journal Article] Characteristics of Feedback-Limited Nonlinear Shift Register Sequences (2005)
  • Author(s): Akio Tsuneda
  • Journal Title: Proc.of 2005 International Tech.Conf.on Circuits/Systems, Computers and Communications Vol.4 Pages: 1287-1288
• [Journal Article] Design of Aperiodic Random Sequences Based on Tent-Map-Type Feedback Shift Registers (2005)
  • Author(s): Takashi Tanoue
  • Journal Title: Proc.of 2005 International Tech.Conf.on Circuits/Systems, Computers and Communications Vol.4 Pages: 1289-1290
• [Journal Article] Discrete Lyapunov Exponents for Nonlinear Feedback Shift Registers (2005)
  • Author(s): Daisaburo Yoshioka
  • Journal Title: Proc.of 2005 International Tech.Conf.on Circuits/Systems, Computers and Communications Vol.4 Pages: 1293-1294
• [Journal Article] Circuit Implementation of Spreading Sequences with Negative Auto-Correlations Based on Nonlinear Feedback Shift Registers (2005)
  • Author(s): Ryusuke Tsuchida
  • Journal Title: Proc.of 2005 International Tech.Conf.on Circuits/Systems, Computers and Communications Vol.4 Pages: 1455-1456
• [Journal Article] Orthogonal Chaotic Binary Sequences Based on Walsh Functions (2005)
  • Author(s): Akio Tsuneda
  • Journal Title: Proc.The Second International Workshop on Sequence Design and Its Applications in Communications Pages: 59-63
  • NAID: 130004608387
• [Presentation] カオス理論とLFSR系列に基づいた負相関系列の設計と評価 (2007)
  • Author(s): 宮崎靖規
  • Organizer: 電子情報通信学会非線形問題研究会
  • Place of Presentation: 九州大学伊都キャンパス
  • Year and Date: 2007-11-22
• [Presentation] フィードバック接続切替NFSRにより生成される最大周期系列について (2007)
  • Author(s): エボク ラファエル
  • Organizer: 電子情報通信学会非線形問題研究会
  • Place of Presentation: 九州大学伊都キャンパス
  • Year and Date: 2007-11-22