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物理層と上位層に適用される離散フーリエ変換を用いた情報保護方式に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 22K04091
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分21020:通信工学関連
研究機関広島市立大学

研究代表者

山嵜 彰一郎  広島市立大学, 情報科学研究科, 客員研究員 (60648963)

研究分担者 松嶋 智子  横浜商科大学, 商学部, 教授 (30648902)
田中 宏和  広島市立大学, 情報科学研究科, 教授 (40551388)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード離散フーリエ変換 / リードソロモン符号 / 可変長直交符号 / 情報セキュリティ / 有限体 / 秘密分散 / 直交周波数分割多重
研究開始時の研究の概要

本研究では,無線通信で普及している直交周波数分割多重 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM) 伝送は複素数体上の離散フーリエ変換 (Discrete Fourier Transform, DFT) に基づいていること,誤り制御に用いられるリードソロモン (Reed-Solomon, RS) 符号の符号化と復号は有限体上のDFTに基づいていること,そして,情報の分散管理で有用な秘密分散は有限体上のRS符号を用いて実現されることに着目し,DFTに基づく通信の物理層と上位層に適用される情報保護方式の研究を行う.

研究実績の概要

本研究では,誤り制御に用いられるリードソロモン (Reed-Solomon) 符号の符号化と復号,及び,秘密情報の分散管理で有用な秘密分散は有限体上の離散フーリエ変換 (Discrete Fourier Transform) に基づいていること,そして,無線通信で用いられる周波数領域のマルチパス等化は複素数体上の離散フーリエ変換に基づいていることに着目し,離散フーリエ変換に基づく通信の物理層と上位層に適用される情報伝送,誤り制御,及び,情報保護の方式の研究を行う.
当該年度は,情報伝送と誤り制御の技術に関して,リードソロモン誤り訂正符号化とマルチレート情報伝送を同時に実現する可変長直交符号の方式開発に注力した.送信側では有限体上の逆離散フーリエ変換をクロネッカ積に基づき多段に組み合わせることにより可変長の直交系列を生成し,この系列を利用してマルチレート情報の合成と誤り訂正符号化を実現し,受信側では有限体上の離散フーリエ変換を多段に組み合わせることによりマルチレート情報の分解と誤り訂正復号を実現する.方式を確立するとともに,復号誤り率特性の理論式を導出し,理論解析,及び,計算機シミュレーションにより性能評価を行い,有効性を確認した.
上記の成果は,電子情報通信学会 (IEICE) のTransactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences (査読有)に論文として掲載された.他に,電子情報通信学会において口頭発表3件の成果を得た.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

誤り訂正符号化とマルチレート情報伝送を同時に実現する有限体上の可変長直交符号の構成方式を確立でき,その成果が査読有の論文誌に論文として掲載されたこと.

今後の研究の推進方策

今後は,提案方式を情報保護の点から改良した方式提案を行い,特性を理論解析により評価するとともに,計算機上でシミュレーションシステムを構築し特性を評価する.

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Variable-Length Orthogonal Codes over Finite Fields Realizing Data Multiplexing and Error Correction Coding Simultaneously2024

    • 著者名/発表者名
      YAMASAKI Shoichiro, MATSUSHIMA Tomoko K., ONO Kyohei, TANAKA Hirokazu
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E107.A 号: 3 ページ: 373-383

    • DOI

      10.1587/transfun.2023TAP0012

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2024-03-01
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Orthogonal Variable Spreading Factor Codes Suppressing Signal-Envelope Fluctuation2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoko K. Matsushima, Shoichiro Yamasaki, Hirokazu Tanaka
    • 雑誌名

      IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences

      巻: E106.A 号: 3 ページ: 445-449

    • DOI

      10.1587/transfun.2022TAL0003

    • ISSN
      0916-8508, 1745-1337
    • 年月日
      2023-03-01
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visible-Light CDMA Communications Using Inverted Spread Sequences2022

    • 著者名/発表者名
      Tomoko K. Matsushima, Shoichiro Yamasaki, Kyohei Ono, Hirokazu Tanaka
    • 雑誌名

      Electronics

      巻: 11 号: 12 ページ: 1823-1839

    • DOI

      10.3390/electronics11121823

    • 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
  • [学会発表] 任意の階層数のレベル分割多重を用いた光符号分割多元接続の符号語割当法の検討2024

    • 著者名/発表者名
      松永龍真, 宮崎真一郎, 大村光徳, 大野成義, 山嵜彰一郎, 松嶋智子
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告, RCS2023-221
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 光符号分割多元接続を用いた可視光通信における調光制御方式に関する検討2023

    • 著者名/発表者名
      小野恭平,山嵜彰一郎,松嶋智子,田中宏和
    • 学会等名
      電子情報通信学会技術研究報告, MICT2023-16
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] A Study on Coding Scheme Superposing Multiplexed Signals over Optical Wireless Channel2023

    • 著者名/発表者名
      YAMASAKI Shoichiro, MATSUSHIMA Tomoko K., ONO Kyohei, TANAKA Hirokazu
    • 学会等名
      第46回 情報理論とその応用シンポジウム,6-1-3
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] A Study on Secure Coded Communications Using Discrete Fourier Transform over Finite Fields2023

    • 著者名/発表者名
      Shoichiro Yamasaki, Tomoko K. Matsushima, Hirokazu Tanaka
    • 学会等名
      IEICE Technical Report, IT2022-79, vol. 122, no. 427, IT2022-79, pp. 74-79, March 2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] A Security Enhanced Data Transmission Scheme Using Sequences Generated by Non-Systematic Reed-Solomon Coding2022

    • 著者名/発表者名
      Shoichiro Yamasaki, Tomoko K. Matsushima, Hirokazu Tanaka
    • 学会等名
      International Symposium on Information Theory and Its Applications, W-1-102-3, pp.173-177, Tsukuba, Japan, October, 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Study on Multiplexing Scheme for Multi-Rate Information in Visible-Light Communications2022

    • 著者名/発表者名
      Shoichiro Yamasaki, Tomoko K. Matsushima, Kyohei Ono, Hirokazu Tanaka
    • 学会等名
      IEICE Technical Report, vol. 122, no. 132, MICT2022-31, pp. 82-87, July 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] レベル分割多重を用いた光符号分割多元接続の符号割当の検討2022

    • 著者名/発表者名
      宮崎真一郎, 山嵜彰一郎, 松嶋智子
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集, BS-5-1, Sept. 2022 (依頼講演)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 反転符号と非反転符号を組み合わせた光CDMA調光方式の特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      小野恭平, 松嶋智子, 山嵜彰一郎, 田中宏和
    • 学会等名
      電子情報通信学会ソサイエティ大会講演論文集, BS-5-4, Sept. 2022 (依頼講演)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] A Study on Orthogonal Variable Length Sequences over Finite Fields Applied to Reed-Solomon Coding and Multi-Rate Communications2022

    • 著者名/発表者名
      Shoichiro Yamasaki, Tomoko K. Matsushima, Hirokazu Tanaka, Kyohei Ono
    • 学会等名
      The 45th Symposium on Information Theory and its Applications, 3.3.2, pp. 271-276, Dec. 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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