2020 Fiscal Year Annual Research Report
Research on grant-free massive IoT multiple access scheme using physical layer security
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18K04136
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
岡本 英二 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10358963)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | IoT通信 / 非直交多元接続手法 / 電波暗号化 / 大規模化 / 電波暗号化検出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では５Gの多数端末接続シナリオにも即している電波暗号化即時送信型超多数IoT端末接続非直交多元接続手法の構築を行った．机上及び計算機シミュレーションによって，大規模化の実現を図ることができた．GaBP（Gaussian belief propagation）アルゴリズムを大規模伝送時の受信機の復号に適用することにより，100台程度までの同時通信の信号検出が妥当な計算量で行えることを明らかにした．さらに提案手法の理論的性能を通信路容量を導出することで明らかにし，準ランダム信号の伝送でありつつ，完全ランダムな信号伝送よりも大容量化が実現できることを示した．また安全性についても，共有鍵の許容類似度の条件が厳しく，同一鍵を有しない場合は秘匿性が保てることを示した．以上の成果については新聞記事としても掲載された．一方，無線アクセス系の上りリンク，下りリンクそれぞれについての性能改善手法についても検討を行い，外部符号連接や，多種類の非直交多元接続手法の構築などを行った．既存電波暗号化NOMA（non-orthogonal multiple access）復号法に対する低演算量化と，非秘匿NOMA伝送に対して伝送効率を低下させることなく符号化利得が得られることを示した．さらに，上りリンクにおいてIoT端末が通信を開始する際に送信する送信通知のプリアンブル信号による受信側のユーザ検出及びチャネル推定手法を提案し，鍵信号を有していない基地局はユーザ検出も正常なチャネル推定もできないことを明らかにした．以上により，電波から暗号化を行い，安全な通信およびその前段階のユーザ検出ができ，通信路容量を増加させることのできる送信型超多数IoT端末接続非直交多元接続手法が構築できた．
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