2014 Fiscal Year Research-status Report
電波を暗号化する安全かつ高品質なカオス変調方式の研究
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26420355
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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) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | カオス通信 / MIMO / 物理層秘匿性 / 符号化利得 / ターボ原理 / STBC |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々が提案しているカオス複数アンテナ（MIMO）変調方式では，復号計算量が伝送ブロック長に対して指数関数的に増加するという課題があるため， MIMOの送信アンテナ数2，ブロック長4程度の長さ（符号長8に相当）が限界となっていた．そこでカオス変調の符号長を伸ばすために復号側でMアルゴリズムによる計算量削減を行うことを検討した．その結果，提案計算量削減手法はブロック長を8以上に伸ばすことによる符号長拡大の効果が表れ，誤り率特性を向上させることができた．
次に，更なる符号化利得の向上のために外部に誤り訂正符号を連接することを検討した．まず，MIMO伝送において伝送特性の改善に有効として広く用いられている時空間ブロック符号化（space-time block code: STBC）を適用する手法を検討した．その結果，STBC符号化効果により誤り率が1.0E-04の点において非STBCの同一伝送効率のカオスMIMOと比べて約1.5 dBの特性改善を得た．さらに，カオスMIMOに対数尤度比（log likelihood ratio: LLR）を導入して軟値復調を行い，外部符号とLLRを交換しつつターボ繰り返し復号を行う手法を検討した．その結果，提案手法のLLRが正常に動作し，ターボ機構が機能していることが確かめられた．また平均Eb/N0=4 dB以降で符号化利得が得られ，その領域でLDPC（low density parity check）符号がウォーターフォール領域に入る場合は，既存手法に比べて大きな利得を得ることができた．特にLDPCの符号化率が0.9の高符号化率の場合，提案手法は既存手法に比べて1.0E-04のビット誤り率で3.5 dBの符号化利得が得られることが分かった．
また，カオスMIMO伝送における安全な共通鍵の伝送手法の実現についても一部検討を行った．
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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
研究目的に記載の
（Ａ）復号計算量の削減手法を適用し，
（Ｂ）標準化技術としても採用されている外部通信路符号接続によるターボ符号化伝送を構築し伝送品質の改善を行う．
が概ね達成できたため．（Ａ）は更なる性能改善を実現するための検討を継続したい．（Ｂ）は外部符号の種類を多種適用したい．このように若干の検討課題が残された．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究目的の計画通り，
（Ｃ）カオス通信の安全性評価を行い，安全性を向上させる改善手法を構築する．
以上により高品質電波暗号化変調方式を実現する．そして
（Ｄ）論文化および特許出願により研究のまとめを行う．
を検討する．ただし（Ｄ）は既に逐次実施しており，継続する．また上記のように（Ａ）（Ｂ）も多少の検討を続ける予定である．
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| Causes of Carryover |
高速計算サーバの調達が別予算で可能となり，代わりにカオス複数アンテナ伝送手法の信号生成による実証の検討を行うためにソフトウェア無線機を購入した．その価格差より残額が発生したため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
グレードの高い高速計算サーバの調達を行う．
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