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2018 Fiscal Year Research-status Report

Research on grant-free massive IoT multiple access scheme using physical layer security

Research Project

Project/Area Number 18K04136
Research InstitutionNagoya Institute of Technology

Principal Investigator

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

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
KeywordsIoT / 電波暗号化 / 超多数端末非直交多元接続手法 / 即時送信型
Outline of Annual Research Achievements

今年度検討を予定していた電波暗号化即時送信型超多数IoT端末接続非直交多元接続手法の構築について,机上及び計算機シミュレーションによって,大規模化の実現を図ることができた.GaBP(Gaussian belief propagation)アルゴリズムを大規模伝送時の受信機の復号に適用することにより,100台程度までの同時通信の信号検出が妥当な計算量で行えることを明らかにした.このことを国内会議の依頼講演,国際会議などで発表した.さらに提案手法の理論的性能を通信路容量を導出することで明らかにし,準ランダム信号の伝送でありつつ,完全ランダムな信号伝送よりも大容量化が実現できることを示した.また安全性についても,共有鍵の許容類似度の条件が厳しく,同一鍵を有しない場合は秘匿性が保てることを示した.以上の成果については新聞記事としても掲載された.一方,無線アクセス系の上りリンク,下りリンクそれぞれについての性能改善手法についても検討を行い,外部符号連接や,多種類の非直交多元接続手法の構築などを行った.具体的にはNOMA(non-orthogonal multiple access)と呼ばれる,スケジューリングを伴う非直交多元接続手法への電波暗号化の構築を行い,性能改善と物理層秘匿性確保の両立を実現した.これらは学術論文,国内外会議で発表した.また,外部にpolar符号と呼ばれる通信路符号を連接した場合の低演算量の電波暗号化MIMO(multiple-input multiple-output)伝送方式の構築について検討を行い,外部符号の符号長が短いときには既存手法よりも低演算量で性能改善が得られることを明らかにした.本件については,国際会議発表においてbest paper awardを受賞した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

電波暗号化即時送信型超多数IoT端末接続非直交多元接続手法の構築について,理論解析もほぼ行え,特性改善が得られる要件を明らかにすることができた.また大規模化についても方式の構築を行うことができたため.

Strategy for Future Research Activity

電波暗号化即時送信型超多数IoT端末接続非直交多元接続手法についての学術論文投稿を行っており,これを完了する予定である.大規模化について,GaBP以外のマルチユーザ伝送・検出手法の適用を行い,性能向上を図る検討を行う予定である.また本手法の無線セキュリティについての評価を行いたい.

Causes of Carryover

本研究では計算機シミュレーションを実施するため当該年度に計算サーバを整備する予定であったが,別の研究予算で整備したことにより,次年度のより新しい新規サーバ整備及び成果発表旅費に使用することとしたため,次年度使用額が生じた.

  • Research Products

    (20 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A downlink non-orthogonal multiple access scheme having physical layer security2018

    • Author(s)
      N. Horiike, E. Okamoto, and T. Yamamoto
    • Journal Title

      EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking

      Volume: 2018 Pages: 1,11

    • DOI

      10.1186/s13638-018-1156-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Uplink Large-Scale Chaos MIMO Transmission Scheme Using Gaussian Belief Propagation2018

    • Author(s)
      N. Horiike, E. Okamoto, and T. Yamamoto
    • Journal Title

      RISP Journal of Signal Processing

      Volume: 22 Pages: 169,173

    • DOI

      10.2299/jsp.22.169

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] A Study on Efficient Decoder Design Using EXIT Chart for Polar Code Concatenated Chaos-MIMO Transmission Scheme2019

    • Author(s)
      K. Ito, E. Okamoto, Y. Masuda, and T. Yamamoto
    • Organizer
      RISP International Workshop on Nonlinear Circuits, Communications and Signal Processing (NCSP2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An Uplink Non-Orthogonal Multiple Access Scheme Having Physical Layer Security Based on Chaos Modulation2019

    • Author(s)
      Y. Masuda, E. Okamoto, T. Yamamoto, and K. Ito
    • Organizer
      Int'l Conf. on Information Networking (ICOIN2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Chaos MIMO-based Polar Concatenation Code for Secure Channel Coding2019

    • Author(s)
      K. Ito, Y. Masuda, and E. Okamoto
    • Organizer
      Int'l Conf. on Information Networking (ICOIN2019)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 奨励講演]カオスMIMO伝送方式へのPolar符号連接に関する検討,2019

    • Author(s)
      伊藤啓太,岡本英二,枡田佳大,山本哲矢
    • Organizer
      電子情報通信学会無線通信システム研究会
    • Invited
  • [Presentation] 下りリンクカオスNOMA伝送手法における復号演算量削減の検討2019

    • Author(s)
      枡田佳大,岡本英二,山本哲矢,伊藤啓太
    • Organizer
      2019年信学総大
  • [Presentation] カオス畳み込み変調における演算量削減に関する検討2019

    • Author(s)
      伊藤啓太,枡田佳大,岡本英二,山本哲矢
    • Organizer
      2019年信学総大
  • [Presentation] 電波暗号化非直交多元接続手法のコードブック定振幅化の検討2019

    • Author(s)
      岡本英二,枡田佳大,伊藤啓太,山本哲矢
    • Organizer
      2019年信学総大
  • [Presentation] 上りリンク電波暗号化大規模MIMO伝送系の性能改善に関する検討2019

    • Author(s)
      加賀有貴,岡本英二
    • Organizer
      信学会東海支部卒業研究発表会
  • [Presentation] Large-Scale Grant-Free Sparse Chaos Code Multiple Access Scheme for 5G IoT2018

    • Author(s)
      E. Okamoto, N. Horiike, and T. Yamamoto
    • Organizer
      IEEE Vehicular Technology Conference 2018 Fall
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] [依頼講演]GaBPを用いた大規模電波暗号化非直交多元接続方式の性能解析2018

    • Author(s)
      岡本英二,枡田佳大,伊藤啓太,山本哲矢
    • Organizer
      電子情報通信学会無線通信システム研究会
  • [Presentation] カオスMIMO伝送方式へのSoft Successive Cancellation List Decodingを用いるPolar符号連接に関する検討2018

    • Author(s)
      伊藤啓太,岡本英二
    • Organizer
      信学会2018年ソサイエティ大会
  • [Presentation] 電波暗号化非直交多元接続手法の通信路容量に基づく性能比較2018

    • Author(s)
      岡本英二,枡田佳大,伊藤啓太,山本哲矢
    • Organizer
      信学会2018年ソサイエティ大会
  • [Presentation] 上りリンクカオスNOMA伝送方式における公平性とスループット改善のためのスケジューリング手法の検討2018

    • Author(s)
      枡田佳大,岡本英二
    • Organizer
      H30年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • [Presentation] カオスMIMO伝送方式へのSoft Cancellation Decodingを用いるPolar符号連接に関する検討2018

    • Author(s)
      伊藤啓太,岡本英二
    • Organizer
      H30年度電気・電子・情報関係学会東海支部連合大会
  • [Presentation] 電波暗号化非直交多元接続手法の相互情報量に基づく性能解析2018

    • Author(s)
      岡本英二,枡田佳大,伊藤啓太,山本哲矢
    • Organizer
      電子情報通信学会無線通信システム研究会
  • [Presentation] 物理層秘匿性を有する上りリンク非直交多元接続手法の検討2018

    • Author(s)
      枡田佳大,岡本英二,山本哲矢,伊藤啓太
    • Organizer
      電子情報通信学会無線通信システム研究会
  • [Presentation] 名古屋工大、5Gに適用できるIoT無線通信手法を開発2018

    • Author(s)
      岡本英二
    • Organizer
      日刊工業新聞
  • [Remarks] 岡本英二研究室

    • URL

      https://okamoto.web.nitech.ac.jp

URL: 

Published: 2019-12-27  

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