情報理論的手法を用いた非二元LDPC符号とその復号法設計

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19560371
• Research Institution: The University of Electro-Communications
• Principal Investigator: BRIAN Kurkoski The University of Electro-Communications, 電気通信学部, 准教授 (80444123)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 欣吾 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (20029515) ; 山口 和彦 電気通信大学, 電気通信学部, 准教授 (60220258)
• Keywords: 情報基礎 / 情報通信工学 / Lattice codes / Non-binary LDPC Codes / 誤り訂正符号 / 復号アルゴリズム

Research Abstract

研究の第一段階として,我々は、非二元LDPC符号に対する新しい復号アルゴリズムを開発した。その目標は、計算量の小さいアルゴリズムとくに,このアルゴリズムで負担の多い領域計算量(メモリ量)の軽減を達成した。このアルゴリズの解析・性能評価を密度発展法に基づき行い,noise threshold を求めた。よく知られるが,非二元では計算量が大きいbelief propagation復号に近い性能を実現している。
研究の第二段階として,より高度な解析をすすめた。解析評価は,q元消失通信路に対して行い,さらに実用的な視点からの評価として二元対称通信路に対して行っている。より基本的な二元元符号に対する評価と比較してアルゴリズムの最適化を進めた。
また,より実践的な非二元LDPC符号として実数体上の低密度のLattice符号を再定義として提案されたものを対象として実際上の性能評価を行った。1000×1000の大きな格子ではメモリ量が,高々3.4%にまで削減でき,復号性能の劣化はほとんど無かった。次元数が100程度の格子符号の場合でも0.2dB程度の劣化であることを確認している。
また非正則LDPC符号の設計のため不均一保護能力に基づく解析などの研究,記憶のある通信路に対する復号アルゴリズムの研究,様々な電子透かしへの応用とそのための高度な復号方法の検討を関連する問題として行った。

Research Products

• [Journal Article] Tracing lllegal Users of Video: Reconsideration of Tree-Specific and Endbuyer-Specific Methods (2007)
  • Author(s): Hyunho Kang, Brian Kurkoski, Kazuhiko Yamaguchi and Kingo Kobayashi
  • Journal Title: Lecture Notes in Computer Science, Springer-Verlag 4707 Part lll Pages: 1046-1055
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel steganographic system with information integrity (2007)
  • Author(s): Youngran Park, Hyunho Kang, Kazuhiko Yamaguchi and Kingo Kobayashi
  • Journal Title: IEICE EIectron. Express 4(12) Pages: 393-399
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Psychoacoustically-Adapted Patchwork Algorithm for Watermarking (2007)
  • Author(s): Hyunho Kang, Koutarou Yamaguchi, Brian Kurkoski and Kazuhiko Yamaguchi
  • Journal Title: The Third International Conference on Intelligent Information Hiding and Multimedia Signal Processing, Vol. 2 Pages: 267-270
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An Improved Image Watermarking Scheme Based on Multiresolution Wavelet Transform (2007)
  • Author(s): Bingfei Wang, Hyunho Kang, Brian Kurkoski, Kazuhiko Yamaguchi and Kingo Kobayashi
  • Journal Title: The Triangle Symposium on Advanced ICT2007 (Beijing, China. September 17-19, 2007) Pages: No.SJ6,5 pages
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Low-Density Lattice Codes for Digital Watermarking and Multiuser Communications (2007)
  • Author(s): Brian Kurkoski
  • Journal Title: ICT Triangle Forum, Beijing University of Posts and Telecommunications, Sept.18-20, 2007 Pages: 6pages
• [Journal Article] Multipurpose Watermarking: Fragile, Semifragile and Robust Watermarks (2007)
  • Author(s): Hyunho Kang, Youngran Park, Brian Kurkoski, Kazuhiko Yamaguchi and Kingo Kobayashi
  • Journal Title: The Triangle Symposium on Advanced ICT2007 (Beijing, China, September 17-19, 2007) Pages: No.SJ12,5 pages
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Audio Watermarking Based on Wavelet Transform and Quantization Index Modulation (2007)
  • Author(s): Raul Martinez-Noriega, Hyunho Kang, Brian Kurkoski, Kazuhiko Yamaguchi and Mariko Nakano
  • Journal Title: The 22nd International Technical Conference on Circuits/Systems, Computers and Communications Pages: 133-134
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multiple watermarking with semifragile property (2007)
  • Author(s): Hyunho Kang, Youngran Park, Brian Kurkoski, Kazuhiko Yamaguchi and Kingo Kobayashi
  • Journal Title: 2007 Hawaii and SITA Joint Conference on Information Theory Pages: 142-147
• [Journal Article] Implementation and Empirical Convergence of Low-Density Lattice Codes (2007)
  • Author(s): Brian Kurkoski, Kazuhiko Yamaguchi and Kingo Kobayashi
  • Journal Title: 2007 Hawaii and SITA Joint Conference on Information Theory Pages: 166-171
• [Presentation] QIM Audio Watermarking Systems Using LDPC Code with Soft Decoding (2008)
  • Author(s): Martinez-Noriega Raul, Nakano Mariko, Kurkoski Brian, Yamaguchi Kazuhiko, Kobayashi Kingo
  • Organizer: IEICE 2008 Symposium on Cryptography and Information Security (SCIS2008), No. 2F3-1, 6 pages
  • Place of Presentation: 宮崎県宮崎市
  • Year and Date: 2008-01-23
• [Presentation] 結託耐性を有する音楽電子透かし法 (2008)
  • Author(s): 山口恒太郎, 姜玄浩, 山口和彦, 小林欣吾
  • Organizer: 電子情報通信学会、暗号と情報セキユリディシンポジウム(SCIS2008), No.2F3-3, 6pages
  • Place of Presentation: 宮崎県宮崎市
  • Year and Date: 2008-01-23
• [Presentation] 誤り訂正符号を用いた多元多重化電子透かし (2008)
  • Author(s): 久保田淳哉, 山口和彦
  • Organizer: 電子情報通信学会、暗号と情報セキユリティシンポジウム(SCIS2008), No. 2F3-3, 6pages (SCIS2008), No. 2F3-5, 6pages
  • Place of Presentation: 宮崎県宮崎市
  • Year and Date: 2008-01-23
• [Presentation] Block-based Fragile Watermarking Scheme for Tamper Detection and Recovery (2008)
  • Author(s): Youngran Park, Hyunho Kang, Kazuhiko Yamaguchi, Kingo Kobayashi
  • Organizer: IEICE 2008 Symposium on Cryptography and Information Security (SCIS2008), No. 2F4-5, 6 pages
  • Place of Presentation: 宮崎県宮崎市
  • Year and Date: 2008-01-23
• [Presentation] Negative Correlation-Based Collusion-Resistant Watermarking (2008)
  • Author(s): Hyunho Kang, Youngran Park, Brian Kurkoski, Kazuhiko Yamaguchi, Kingo Kobayashi
  • Organizer: IEICE 2008 Symposium on Cryptography and Information Security (SCIS2008), No. 2F4-6, 6 pages
  • Place of Presentation: 宮崎県宮崎市
  • Year and Date: 2008-01-23
• [Presentation] When Variables Are Real, Beliefs Are Functions: Belief-Propagation Decoding of Lattices (2007)
  • Author(s): Brian M. Kurkoski
  • Organizer: 情報統計力学の深化と展開(DEX-SMI)「情報通信にみる"沢山あること"の数理」ワークショップ(pp.13-24)
  • Place of Presentation: 京都府 メルパク京都
  • Year and Date: 2007-12-17
• [Presentation] Message-Passing Decoding of Lattices Using Gaussian Mixtures (2007)
  • Author(s): Brian Kurkoski and Justin Dauwels
  • Organizer: 情報理論とその応用学会、情報理論とその応用シンポジウム, No. 44.4, pp. 877-882.
  • Place of Presentation: 三重県志摩市
  • Year and Date: 2007-11-30
• [Presentation] Two-Dimensional ISI Detection for Next Generation Storage (2007)
  • Author(s): Brian Kurkoski
  • Organizer: 情報理論とその応用学会、情報理論とその応用シンポジウム
  • Place of Presentation: 三重県志摩市
  • Year and Date: 2007-11-28
• [Presentation] LDPC符号を用いたクリッピング耐性をもつ電子透かし (2007)
  • Author(s): 阿部 功, 山口和彦, 姜 玄浩, 塗田 誠, ブライアンクルカスキー
  • Organizer: 情報理論とその応用学会、情報理論とその応用シンポジウム, No. 22.3, pp448-452.
  • Place of Presentation: 三重県志摩市
  • Year and Date: 2007-11-28
• [Presentation] Exact Density Evolution for a Simplified GF(q)LDPC Decoder on the Binary Symmetric Channel (2007)
  • Author(s): Brian Kurkoski, Kazuhiko Yamaguchi and Kingo Kobayashi
  • Organizer: 情報理論とその応用学会、第5回シャノン理論ワークショプ
  • Place of Presentation: 静岡県修善寺
  • Year and Date: 2007-09-07
• [Presentation] Detection Methods for Two-Dimensional Intersymbol Interference Channels (2007)
  • Author(s): Brian M. Kurkoski
  • Organizer: 情報続計力学の深化と展開(DEX-SMI)「通信路推定と誤り訂正」ワークショップ
  • Place of Presentation: 東京都 統計数理研究所
  • Year and Date: 2007-08-28
• [Presentation] Notes on Design and Implementation of Low-Density Lattice Codes (2007)
  • Author(s): Brian Kurkoski and Justin Dauwels
  • Organizer: LDPC符号ワークショップ
  • Place of Presentation: 東京都工学院大学
  • Year and Date: 2007-08-23
• [Presentation] 不均一誤り保護能力を有するLDPC符号の復号法とそれに基づく解析 (2007)
  • Author(s): 塗田 誠・クルカスキー ブライアン・山口和彦
  • Organizer: 電子情報通信学会情報通信基礎サブソサイエティ合同研究会(pp.83-88)
  • Place of Presentation: 東京都 電気通信大学
  • Year and Date: 2007-02-28
• [Presentation] 通信路の状態を推定する適応的Sum-Product復号法 (2007)
  • Author(s): 相河研司・ブライアン クルカスキー・山口和彦
  • Organizer: 電子情報通信学会情報通信基礎サブソサイエティ合同研究会(pp.77-82)
  • Place of Presentation: 東京都 電気通信大学
  • Year and Date: 2007-02-28