| 研究課題/領域番号 |
20K11782
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分60060:情報ネットワーク関連
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| 研究機関 | 海上保安大学校(国際海洋政策研究センター) |
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研究代表者 |
山中 仁昭 海上保安大学校(国際海洋政策研究センター), 国際海洋政策研究センター, 教授 (00352047)
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| 研究分担者 |
金城 繁徳 海上保安大学校(国際海洋政策研究センター), 国際海洋政策研究センター, 教授 (80225119)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 分散伝送 / 物理層セキュリティ / 情報量安全性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
無線通信のセキュリティとして現在広く普及している暗号化通信は，計算機能力の飛躍的な向上により危険性が指摘されている．より強固な安全性のためには，計算量に依存しない対策が必要である．本研究では，無線信号の伝搬を物理的に制御することにより，情報量的に送信情報を秘匿する通信方式の実現を目指す．特に，電波伝搬の分散性に注目した上で，これまでに研究開発が進められてきたMIMO伝送やOFDM伝送等の信号多重伝送技術に注目し，無線空間の時間／周波数／空間の多次元的なリソースを用いた無線ならではの自由度の高い分散伝送法を考案することにより，情報量的に送信情報の秘匿性を保証する無線伝送技術の開発を目指す．
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| 研究実績の概要 |
本研究は無線空間の時間／周波数／空間の多次元的な無線リソースを有効に組み合わせて活用し，無線空間内で情報を分散伝送させることをベースに伝送の秘匿性向上を図る研究である．本研究に関してはこれまで，無線空間のマルチパス性に注目し，電波の伝搬する複数の方向に対して送信アンテナの指向性を制御することにより，それぞれの放射方向に沿って複数の伝送路を形成することが可能なこと，また，それらの伝送路を用いて情報を分散伝送させることにより，送信情報の秘匿性を向上できることを示した．
2021年度においては，これまでの空間リソースの活用において，アンテナの指向性制御に加え，MIMO信号処理に基づく無線信号の空間多重伝送に注目して研究を進めた．具体的にはQR分解に基づく伝搬路行列のブロック対角化法に注目し，伝搬路行列の対角化によって形成される伝送路の伝搬利得を互いに平準化することにより，送信アンテナの指向性制御と同様に無線空間内に複数の伝送路を形成することが可能であり，送信情報の秘匿性向上に資することを確認した．
2022年度においては，MIMO信号処理を用いた具体的な分散伝送法として，秘密分散法を適用した分散伝送法を提案し，伝送容量を尺度として秘密通信の可能性について検討した．提案法では，伝搬路行列を対角化するMIMO信号処理に基づいて無線空間内に複数の伝送ストリームを形成し，形成した伝送ストリームへ秘密分散法により送信情報を分割して伝送する．その際，各伝送ストリームを流れる信号電力を等しく制御することで伝送容量が最大となることに注目し，正規ノードに対して伝送容量を最大化することで，周囲のノードに対して伝送容量を高く保ち秘密通信が可能であることを明らかにした．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本研究は無線空間の時間／周波数／空間の多次元的な無線リソースを有効に組み合わせて活用し，無線空間内で情報を分散伝送させることをベースに伝送の秘匿性向上を図る研究である．これまで，アンテナの指向性制御やMIMO信号処理に基づいて無線伝送の空間リソースを活用する検討は進めているものの，時間／周波数等の多次元的な無線リソースを活用する検討には至っていない．
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでMIMO信号処理を用いることで無線伝送の空間的な分散性を引き出し，送信情報の秘匿性を向上できることを確認した．今後はMIMOチャネルの特徴を踏まえながら，その更なる秘匿性向上の可能性について検討を進めるとともに，MIMO伝送と親和性の高いOFDM伝送に注目し，時間／周波数／空間の多次元的な無線リソースを活用した分散伝送を検討する．
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