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有歪み復号転送を用いた非信頼中継ネットワーク物理層セキュリティに関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K17738
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分60060:情報ネットワーク関連
研究機関神奈川大学

研究代表者

騫 申  神奈川大学, 情報学部, 助教 (80868331)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード物理層セキュリティ / 非信頼中継 / reliable-and-secure確率 / 情報相関 / 有歪み復号転送 / 情報源・通信路結合符号化 / Almouti時空間ブロック符号(STBC) / 水中通信 / 最適電力配分 / 有限長ブロック符号 / ダイヤモンドネットワーク
研究開始時の研究の概要

無線通信における盗聴対策として提案された秘密鍵共有方式や秘密情報伝送方式は、ネットワーク外部からの盗聴を防ぐことを前提とし、ネットワーク内部のノードが全て信頼できる正規局を条件としていた。本研究では、無線通信ネットワーク内部の非信頼中継局を介した電波の傍受・盗聴や不正アクセスを防ぐため、物理層セキュリティの特性指標である秘密保持容量を検討し、非信頼中継局を利用しながら情報理論的に強固な安全性を持った通信方式の実現を目指す。信号列の間の相関を利用した有歪み復号転送コンセントを用いた非信頼中継ネットワークにおいて 強固な安全性を持った協調通信プロトコルを提案する。

研究成果の概要

本研究課題は、(1) 有歪み復号転送プロトコルを用いた非信頼中継ネットワークにおいて、秘匿性と信頼性のトレードオフを解析し、Slepian-Wolf符号化領域とマルチアクセス通信路符号化領域の交差で上界条件を決定した。(2) 非信頼中継ネットワークにおけるショートパケット伝送の信頼性と安全性パフォーマンスを解析し、最大のreliable-and-secure確率を得る条件を明らかにした。(3) Alamouti時空間ブロック符号を用いた物理層セキュリティ性能を検証し、送信電力と中継電力の最適な配分を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題は、情報理論に基づく非信頼中継ネットワークの安全性と信頼性に関する新たな解析手法を提供し、特に有歪み復号転送プロトコルの適用による秘匿性-信頼性トレードオフの最適化に貢献した。次世代通信ネットワークにおけるデータ伝送の安全性と信頼性が向上および、IoTや6Gなどの分野において重要な役割を果たす。より安全で信頼性の高い通信ネットワークの構築に寄与し、情報漏洩や通信障害のリスクを軽減することで、安心・安全な社会の実現に貢献する。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Diamond untrusted relay networks with cooperative jamming: physical layer security perspective2023

    • 著者名/発表者名
      Qian Shen
    • 雑誌名

      IEICE Communications Express

      巻: 12 号: 4 ページ: 169-174

    • DOI

      10.1587/comex.2022XBL0151

    • ISSN
      2187-0136
    • 年月日
      2023-04-01
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reliable and Secure Short-Packet Communications in Untrusted Diamond Relay Networks2023

    • 著者名/発表者名
      Qian Shen
    • 雑誌名

      IEEE Access

      巻: 11 ページ: 24686-24695

    • DOI

      10.1109/access.2023.3255881

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Performance Analysis of One-Source-with-One-Helper Transmission over Shadowed κ-μ Fading Multiple Access Channels2022

    • 著者名/発表者名
      Shen Qian, Jiguang He, Xiaobo Zhou, Takamasa Imai, Tad Matrumoto
    • 雑誌名

      IET Communications

      巻: - 号: 12 ページ: 1369-1381

    • DOI

      10.1049/cmu2.12402

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Optimal Power Allocation for Secure Transmission in Untrusted Relay Networks with Alamouti Space-Time Block Coding2024

    • 著者名/発表者名
      Shen Qian and Meng Cheng
    • 学会等名
      The 33rd International Conference on Computer Communications and Networks
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Physical Layer Security in Air-to-Underwater Untrusted Relay Networks2023

    • 著者名/発表者名
      Shen Qian and Xiaobo Zhou
    • 学会等名
      The 17th International Conference on Underwater Networks & Systems
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Physical Layer Security in Untrusted Relay Networks with Alamouti Space-Time Block Coding2023

    • 著者名/発表者名
      Shen Qian and Xiaobo Zhou
    • 学会等名
      2023 International Conference on Emerging Technologies for Communications
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diamond Untrusted Relay Networks with Friendly Jamming: Physical Layer Security Perspective2023

    • 著者名/発表者名
      Shen Qian
    • 学会等名
      IEICE総合大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Physical Layer Security in Untrusted Lossy Decode-and-Forward Relay Networks with Finite Blocklength2023

    • 著者名/発表者名
      Qian Shen
    • 学会等名
      IEEE Consumer Communications & Networking Conference
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Outage Analysis for Correlated Sources Coding over NOMA in Shadowed κ-μ Fading2022

    • 著者名/発表者名
      騫申
    • 学会等名
      IEEE Wireless Communications and Networking Conference (WCNC)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Physical Layer Security in Untrusted Diamond Relay Networks With Imperfect Source-Relay Links2022

    • 著者名/発表者名
      騫申
    • 学会等名
      International Symposium on Networks, Computers and Communications (ISNCC)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 神奈川大学 研究者情報

    • URL

      https://kenkyu.kanagawa-u.ac.jp/kuhp/KgApp?kyoinId=ymbgyygdggy

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実施状況報告書 2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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