| 研究課題/領域番号 |
23K10986
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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60010:情報学基礎論関連
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| 研究機関 | 岐阜大学 |
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研究代表者 |
鎌部 浩 岐阜大学, 工学部, 教授 (80169614)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2025年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
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| キーワード | Polar符号 / 連長制約符号 / GRAND / SGRAND / SCL復号 / BP復号 / ファクターグラフ / 入力制約符号 / 可視光通信 / 多層磁気記録 / ポーラー符号 / バランス符号 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
重み一定符号と有限状態符号の VLC への応用,WOM 符号と Random I/O 符号，シグネチャ符号の多層磁気記録への応用は，申請者が知る限り初めての試みである．雑音のある多重アクセス通信路で用いるための WOM 符号の構成は，学術的に新しい分野を拓くと思われる．VLCについては室内において高速でセキュアな通信が入手可能になることで，高度な計算を室内のサーバで行い，高速通信によって端末を精密に制御できるようになり,工場内などで計算機によって提供される環境が高度なものになることが見込まれる．
現在では，多量のディジタル情報が生成されており，多層磁気記録の実用化は社会的インパクトが大きい．
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| 研究実績の概要 |
可視光通信では，送受信機や通信路が正常に動作させるために4B6Bなどの短かい連長制約符号を使用する．また，誤り訂正技術の採用は必須であるが，強力な誤り訂正符号として，近年Polar符号が使用されるようになってきている．このような意味で，Polar符号に連長制約符号を連接した場合の性能評価や復号の高速化は，このような符号化システムの実用性を判断する場合に非常に重要である．昨年度の研究では，4B6Bと組合せた場合の性能，高速な復号法としてBP復号法の検討，誤り訂正能力の向上を目指したSGRANDの適用を行った．
現在，Polar符号の復号法としては，CRCチェックを付加してSCL（Successive Cancelation List）復号を行うのが性能が高いことが知られている（これをCA-SCLと略）．これに対して，CA-SCLにさらにSGRANDと呼ばれる，一般的（すべての線形符号に適用可能という意味）な復号法を適用することで，さらに性能が向上することが知られていた．本研究では，4B6Bという連長制約符号を適用しても同様の成果が得られることを示した．
CA-SCLは性能が高いが，List復号は符号の各ビットを順次復号していく必要があるため遲くなる．これに対して，Belief Propagation（BP）復号は並列に処理ができるため高速であるが，性能はCA-SCLよりもよくない．BP復号の性能を向上させるために，ファクターグラフをの部分グラフを置換してBP復号する方法が提案されている．この方法は，CA-SCLに迫ることが知らている．本研究ではこの組合せにさらにSGRANDを適用して，さらに性能を向上させることが可能であることを示した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
初年度は誤り訂正能力の向上を計るために，計算機実験を繰り返した．Polar符号の復号法としては，Successive Cancelation復号（SC復号）が主流であるが，計算時間がかかる．光通信のように高速な通信を必要とする場合には，これは大きな障害となる．そこで，より高速なBP復号の利用を考えた．BP復号の問題点はその性能がSC復号に対して大きく見劣りがすることである．しかし，復号の基礎となるファクターグラフの構造から，その部分グラフを置換してもよいことがわかり，それを利用して高速かつ性能も高いBP復号を構成できた．研究成果を出したあとで，ほぼ同様の研究があることがわかり，さらにSGRANDと呼ばれる方法を適用して性能の向上を計った．光通信への応用としては，一定の成果が出たものと考えている．
また，本年度は多層記録のための復号にもこれらの成果を適用することを目標としている．BP復号に関する研究成果を発表するために，現在国際会議に投稿中であり，その後論文化を計画している．また，4B6Bとの連接についても，国際会議へ投稿する原稿を作成中である．このように，概ね順調に進んでいる．
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| 今後の研究の推進方策 |
可視光通信では，高速な処理のために4B6Bなどの短かい連長制約符号を使用する．強力な誤り訂正符号として，近年Polar符号が使用されるようになってきているが，連長制約符号を連接した場合の性能評価は重要である．そこで，今年度は他の連長制約符号と組合せた場合について調べていく．また，さらに高速で性能の高い，Polar符号の復号法を開発するために，Bit-Flippingなどの手法との組合せを検討する．
また，本年度は多層記録のための復号にもこれらの成果を適用することを目標としている．特に，マルチユーザー通信理論の成果とPolar符号を合わせて多層記録のための誤り訂正の理論を構築していく．また，新しい記録媒体として磁壁移動を利用した記録方式のための記録符号と誤り訂正符号についても研究を進めていく．
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