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2014 年度 実施状況報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 26420355
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

岡本 英二  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10358963)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードカオス通信 / MIMO / 物理層秘匿性 / 符号化利得 / ターボ原理 / STBC
研究実績の概要

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.

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

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.

今後の研究の推進方策

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.

次年度使用額が生じた理由

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.

次年度使用額の使用計画

グレードの高い高速計算サーバの調達を行う.

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] A chaos MIMO transmission scheme using turbo principle for secure channel-coded transmission2015

    • 著者名/発表者名
      E. Okamoto and Y. Inaba
    • 雑誌名

      IEICE Trans. Commun.

      巻: E98-B ページ: 1-10

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Performance Improvement of Chaos MIMO Transmission Scheme Using Space-Time Block Coding2014

    • 著者名/発表者名
      E. Okamoto and Y. Inaba
    • 雑誌名

      Proc. International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA 2014)

      巻: 1 ページ: 707-710

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Multi-User Chaos MIMO-OFDM Scheme for Physical Layer2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Inaba and E. Okamoto
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 5 ページ: 172-183

    • DOI

      http://doi.org/10.1587/nolta.5.172

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multilevel Modulated Chaos MIMO Transmission Scheme2014

    • 著者名/発表者名
      E. Okamoto and Y. Inaba
    • 雑誌名

      Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE

      巻: 5 ページ: 140-156

    • DOI

      http://doi.org/10.1587/nolta.5.140

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] カオスMIMO伝送における安全な共通鍵伝送の検討2014

    • 著者名/発表者名
      稲葉悠馬, 岡本英二
    • 雑誌名

      信学技報RCS

      巻: 114 ページ: 31-36

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] カオスMIMO伝送方式へのMアルゴリズム適用による復号計算量削減2014

    • 著者名/発表者名
      岡本英二, 稲葉悠馬
    • 雑誌名

      信学技報RCS

      巻: 114 ページ: 141-146

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] カオス通信の無線通信への適用とその性能改善2014

    • 著者名/発表者名
      岡本英二, 稲葉悠馬
    • 雑誌名

      信学技報RCS

      巻: 114 ページ: 37-42

  • [学会発表] カオスMIMO伝送における安全な共通鍵伝送の検討2014

    • 著者名/発表者名
      稲葉悠馬, 岡本英二
    • 学会等名
      電子情報通信学会無線通信システム研究会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2014-11-12 – 2014-11-14
  • [学会発表] カオスMIMO伝送方式へのMアルゴリズム適用による復号計算量削減2014

    • 著者名/発表者名
      岡本英二, 稲葉悠馬
    • 学会等名
      電子情報通信学会無線通信システム研究会
    • 発表場所
      慶應義塾大学
    • 年月日
      2014-10-16 – 2014-10-17
  • [学会発表] Performance Improvement of Chaos MIMO Transmission2014

    • 著者名/発表者名
      E. Okamoto and Y. Inaba
    • 学会等名
      International Symposium on Nonlinear Theory and its Applications (NOLTA 2014)
    • 発表場所
      Luzern, Switzerland
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-18
  • [学会発表] カオス通信の無線通信への適用とその性能改善2014

    • 著者名/発表者名
      岡本英二, 稲葉悠馬
    • 学会等名
      電子情報通信学会無線通信システム研究会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2014-04-17 – 2014-04-18
    • 招待講演
  • [備考] 論文一覧

    • URL

      http://okamoto.web.nitech.ac.jp/wordpress/?page_id=19

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公開日: 2016-05-27  

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