2014 Fiscal Year Research-status Report
無線生体データネットワークに適した低コスト最適符号化への離散数学的アプローチ
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25870228
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
眞田 亜紀子 電気通信大学, その他の研究科, 助教 (20631138)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | WBAN / 省電力符号化 / LDPC符号 / グラフ理論 / 再送方式 / 国際研究者交流，アイルランド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Wireless Body Area Network (WBAN)とは，人体の表面や内部，およびその周りに配置したデバイスを用いて行う近距離無線通信で，近年医療やスポーツ科学の分野で注目されている．WBANに使用されるデバイスは，主に人体につけて使用するため小さいものが好ましいが，それに伴いバッテリーも必然的に小さくなる．また，特に医療においてはデータの性格性が重視されるため，消費電力が少なく，且つ誤り訂正能力の高い符号化を提案しその効果を確認することを主な目標として研究に取り組んでいる．この研究はアイルランドの共同研究者であるDr. Eimear Byrne，および修士の学生と協力しつつ行っている．
今年度は，高い誤り訂正能力を持つことで注目されている低密度パリティ検査符号（LDPC符号），その中でも符号化が容易なIrregular Repeat Accumulate符号（IRA符号）について，詳細な考察することを主な目的とした．LDPC符号は，その符号を表現する二部グラフをどのように構成するかが性能に大きく関連するため，特に（省電力を考えて）短い符号長でどれだけ誤り耐性を高められるか，またそのためにはどのように符号をデザインしたら良いのかをグラフ理論の最大流問題を元に考え，その構成方法を発表した．
また，今までは誤りを少なくすることのみに観点をおいていたが，効率良い再送方法も省電力を考える上で重要である．アイルランドからDr. Byrneを招聘した際に，再送を考慮した符号化方式を学びディスカッションを行ったが，その方式は盗聴に耐性を持たせるためにも応用可能と思われるため，うまく応用できれば信頼性が重視されるWBANにおいて大きな貢献になると考える．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度は，XOR符号（XOR演算をのみ用いた符号）の電力消費や誤り耐性に関する考察を行い，XOR符号が省電力であること，およびパケットロスに関して有効であることを示した．今年度は，XOR符号をより拡張した形として考えられるLDPC符号，その中でも符号化が容易なIRA符号に着目して研究を行った．
LDPC符号においては，符号に対応するグラフのノードにどのような次数を与えるかが符号の性能の良し悪しに大きく関連する．講座に在籍する学生と協力しつつ，与えられた次数条件を満たすためのグラフの構成法を与え，その方法をもとに作られた符号の誤り耐性をシミュレーションで確認した．今まで任意の次数条件を満たすグラフを構成する方法はあまり知られておらず，また容易に符号を作成することができるため，この結果は高く評価されるに値すると考える．その構成法をもとに色々な符号を作成しシミュレーションを行ったところ，既存研究より優れた性能を示す符号を見つけることができたため，現在論文作成中である．
また，Dr. Byrneを招聘した際に，再送方式としてIndex CodingやCachingについて新たに知識を得たことも大きな収穫であった．まだ研究期間は短いが，再送だけでなく盗聴対策にも応用可能だと思われるため，Dr. Byrneと協力しつつ積極的に取り組み，成果を発表していく予定である．
総合的にみて，論文数は少ないものの研究目的に向けて充実した内容で研究を行ってきている．最終年では今までの結果をまとめた結果を多く発表したり，論文として投稿することで結果の有効性をアピールしていきたい．
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| Strategy for Future Research Activity |
任意の次数条件を満たすLDPC符号の構成法についてのまとめ，およびシミュレーションを用いた誤り訂正能力の評価について情報理論系の学会で発表するとともに，結果をまとめて論文として投稿する，また，シミュレーション結果から，次数の与え方だけでなく，別の観点からもよい符号となるための尺度を見つけることで，誤り耐性の高い符号となる条件の理論的解析も行っていく．
また，Dr. Eimear Byrneとも協力しつつ再送に関する研究にもさらに積極的に取り組み，学会発表や論文投稿を目指す．
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| Causes of Carryover |
新たに取り組みはじめた再送に関する研究において，予定していた学会発表までに納得いく結果が出なかったため，２６年度中の発表を断念したため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
主に技術支援員への謝金として使用し，効率よく研究が行われるように努める．
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