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A study on information security schemes for physical and upper layers using discrete Fourier transform

Research Project

Project/Area Number 22K04091
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
Research InstitutionHiroshima City University

Principal Investigator

山嵜 彰一郎  広島市立大学, 情報科学研究科, 客員研究員 (60648963)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松嶋 智子  横浜商科大学, 商学部, 教授 (30648902)
田中 宏和  広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (40551388)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords離散フーリエ変換 / リードソロモン符号 / 可変長直交符号 / 情報セキュリティ / 有限体 / 秘密分散 / 直交周波数分割多重
Outline of Research at the Start

本研究では,無線通信で普及している直交周波数分割多重 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 伝送は複素数体上の離散フーリエ変換 (Discrete Fourier Transform, DFT) に基づいていること,誤り制御に用いられるリードソロモン (Reed-Solomon, RS) 符号の符号化と復号は有限体上のDFTに基づいていること,そして,情報の分散管理で有用な秘密分散は有限体上のRS符号を用いて実現されることに着目し,DFTに基づく通信の物理層と上位層に適用される情報保護方式の研究を行う.

Outline of Annual Research Achievements

本研究では,誤り制御に用いられるリードソロモン (Reed-Solomon) 符号の符号化と復号,及び,秘密情報の分散管理で有用な秘密分散は有限体上の離散フーリエ変換 (Discrete Fourier Transform) に基づいていること,そして,無線通信で用いられる周波数領域のマルチパス等化は複素数体上の離散フーリエ変換に基づいていることに着目し,離散フーリエ変換に基づく通信の物理層と上位層に適用される情報伝送,誤り制御,及び,情報保護の方式の研究を行う.
当該年度は,情報伝送と誤り制御の技術に関して,リードソロモン誤り訂正符号化とマルチレート情報伝送を同時に実現する可変長直交符号の方式開発に注力した.送信側では有限体上の逆離散フーリエ変換をクロネッカ積に基づき多段に組み合わせることにより可変長の直交系列を生成し,この系列を利用してマルチレート情報の合成と誤り訂正符号化を実現し,受信側では有限体上の離散フーリエ変換を多段に組み合わせることによりマルチレート情報の分解と誤り訂正復号を実現する.方式を確立するとともに,復号誤り率特性の理論式を導出し,理論解析,及び,計算機シミュレーションにより性能評価を行い,有効性を確認した.
上記の成果は,電子情報通信学会 (IEICE) のTransactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences (査読有)に論文として掲載された.他に,電子情報通信学会において口頭発表3件の成果を得た.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

誤り訂正符号化とマルチレート情報伝送を同時に実現する有限体上の可変長直交符号の構成方式を確立でき,その成果が査読有の論文誌に論文として掲載されたこと.

Strategy for Future Research Activity

今後は,提案方式を情報保護の点から改良した方式提案を行い,特性を理論解析により評価するとともに,計算機上でシミュレーションシステムを構築し特性を評価する.

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Variable-Length Orthogonal Codes over Finite Fields Realizing Data Multiplexing and Error Correction Coding Simultaneously2024

    • Author(s)
      YAMASAKI Shoichiro, MATSUSHIMA Tomoko K., ONO Kyohei, TANAKA Hirokazu
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      Volume: E107.A Issue: 3 Pages: 373-383

    • DOI

      10.1587/transfun.2023TAP0012

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • Year and Date
      2024-03-01
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Orthogonal Variable Spreading Factor Codes Suppressing Signal-Envelope Fluctuation2023

    • Author(s)
      Tomoko K. Matsushima, Shoichiro Yamasaki, Hirokazu Tanaka
    • Journal Title

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      Volume: E106.A Issue: 3 Pages: 445-449

    • DOI

      10.1587/transfun.2022TAL0003

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • Year and Date
      2023-03-01
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Visible-Light CDMA Communications Using Inverted Spread Sequences2022

    • Author(s)
      Tomoko K. Matsushima, Shoichiro Yamasaki, Kyohei Ono, Hirokazu Tanaka
    • Journal Title

      Electronics

      Volume: 11 Issue: 12 Pages: 1823-1839

    • DOI

      10.3390/electronics11121823

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 任意の階層数のレベル分割多重を用いた光符号分割多元接続の符号語割当法の検討2024

    • Author(s)
      松永龍真, 宮崎真一郎, 大村光徳, 大野成義, 山嵜彰一郎, 松嶋智子
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告, RCS2023-221
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 光符号分割多元接続を用いた可視光通信における調光制御方式に関する検討2023

    • Author(s)
      小野恭平,山嵜彰一郎,松嶋智子,田中宏和
    • Organizer
      電子情報通信学会技術研究報告, MICT2023-16
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] A Study on Coding Scheme Superposing Multiplexed Signals over Optical Wireless Channel2023

    • Author(s)
      YAMASAKI Shoichiro, MATSUSHIMA Tomoko K., ONO Kyohei, TANAKA Hirokazu
    • Organizer
      第46回 情報理論とその応用シンポジウム,6-1-3
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] A Study on Secure Coded Communications Using Discrete Fourier Transform over Finite Fields2023

    • Author(s)
      Shoichiro Yamasaki, Tomoko K. Matsushima, Hirokazu Tanaka
    • Organizer
      IEICE Technical Report, IT2022-79, vol. 122, no. 427, IT2022-79, pp. 74-79, March 2023
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] A Security Enhanced Data Transmission Scheme Using Sequences Generated by Non-Systematic Reed-Solomon Coding2022

    • Author(s)
      Shoichiro Yamasaki, Tomoko K. Matsushima, Hirokazu Tanaka
    • Organizer
      International Symposium on Information Theory and Its Applications, W-1-102-3, pp.173-177, Tsukuba, Japan, October, 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Study on Multiplexing Scheme for Multi-Rate Information in Visible-Light Communications2022

    • Author(s)
      Shoichiro Yamasaki, Tomoko K. Matsushima, Kyohei Ono, Hirokazu Tanaka
    • Organizer
      IEICE Technical Report, vol. 122, no. 132, MICT2022-31, pp. 82-87, July 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] レベル分割多重を用いた光符号分割多元接続の符号割当の検討2022

    • Author(s)
      宮崎真一郎, 山嵜彰一郎, 松嶋智子
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集, BS-5-1, Sept. 2022 (依頼講演)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 反転符号と非反転符号を組み合わせた光CDMA調光方式の特性評価2022

    • Author(s)
      小野恭平, 松嶋智子, 山嵜彰一郎, 田中宏和
    • Organizer
      電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集, BS-5-4, Sept. 2022 (依頼講演)
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] A Study on Orthogonal Variable Length Sequences over Finite Fields Applied to Reed-Solomon Coding and Multi-Rate Communications2022

    • Author(s)
      Shoichiro Yamasaki, Tomoko K. Matsushima, Hirokazu Tanaka, Kyohei Ono
    • Organizer
      The 45th Symposium on Information Theory and its Applications, 3.3.2, pp. 271-276, Dec. 2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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