Distance and correlation modeling for information sequences with synchronization errors and coding methods

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K04125
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 21020:Communication and network engineering-related
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Haruhiko Kaneko 東京工業大学, 情報理工学院, 准教授 (70392868)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 同期誤り訂正 / DNAストレージ / Polar符号 / 最大事後確率推定 / 制約符号 / McEliece暗号

Outline of Final Research Achievements

We proposed a successive cancellation decoding algorithm for polar codes that can correct synchronization (insertion/deletion) errors, and several error correction codings for DNA storage (channel modeling, error correction algorithm using product codes, maximum a posteriori probability estimation method from multiple traces, and constraint coding). We also analyzed the bit-flipping decoding algorithm of MDPC codes in preparation for applying the synchronization error model to McEliece cryptosystem, which is a code-based post quantum cryptography (PQC).

Free Research Field

符号理論

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

(1) 同期誤りはDNAストレージやレーストラックメモリ等の次世代ストレージやメモリにおいて観測される誤りであり，これらを効率的に訂正する誤り訂正符号はシステムの実用化と高信頼化に有効である．本研究では符号理論に基づきアプリケーションを考慮した誤り訂正符号を提案した．
(2) 量子計算機の実用化により，現在使用されている公開鍵暗号など，一部の暗号は解読可能となる可能性がある．本研究では耐量子計算機暗号であるMDPC-McEliece暗号の耐攻撃性向上のため，同期誤りモデルを用いた基礎的な検討を行った．