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Quantum-noise randomized secure optical fiber and microwave wireless communications

量子噪声随机安全光纤和微波无线通信

基本信息

批准号：
21H01329
负责人：
谷澤健
金额：
$ 9.48万
依托单位：
Tamagawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01329/
关键词：
物理レイヤ暗号化無線通信光ファイバ通信ミリ波

项目摘要

本研究では，超スマート社会を支える将来の通信システムのセキュリティ向上を目指して，不変・不可避な光の量子雑音の存在により信号の盗聴を防ぐ物理レイヤ暗号化を，光有線と電波無線が統合した通信システムにて実現することを目的としている．従来周波数の高い光波においてのみ定量的な安全性保証が実現可能とされてきたこの物理レイヤ暗号化を，申請者が独自に提案した光ヘテロダインを用いた手法により，電波帯のマルチキャリア無線通信に展開する．2022年度（二年目）は，直交周波数分割多重(OFDM)物理レイヤ暗号化多値信号の光伝送と光電変換による電波帯での量子雑音マスキングの実験および理論検討を行うことを計画した．本年度は，昨年度に明らかになった光ファイバ伝送によるペナルティを軽減するために光強度変調器をプッシュ・プル駆動することを検討した．まず送信側のDA変換の分解能がどの程度必要になるかを算出した．その結果，十分なDA変換の分解能を確保するためには，信号帯域を数GHz程度まで狭くする必要性が生じた．そこで，周波数利用効率の高い直交振幅変調による暗号化を新たに導入した．昨年度の理論検討を発展させて，直交振幅変調において安全性を評価する式を導いた．これにより，実験における各種パラメータをどのように設定すれば所望の安全性が実現できるかが明らかになった．実験では，これらのパラメータを用いてOFDM多値直交振幅変調光信号を発生し，10km程度の光ファイバ伝送を行った．フォトディテクタで受信し，電気中間周波数帯で量子雑音マスキングによる暗号化を実現した．暗号の復号を行い，伝送によるペナルティが無視できるほど小さくなることを実証した．さらに，光強度変調器を直接変調レーザに置き換えて，より簡便な送信機構成でも同様の結果を得られることを実証した．以上の成果を光ファイバ通信分野の代表的な国際学会で4件発表した．

This study aims to provide a framework for future communication systems in the ultra-high society, including the existence of optical quantum sound, signal theft prevention, physical encryption, optical wired radio wave wireless integration, and the realization of communication systems. The security assurance of the high frequency and high frequency of the incoming wave can be realized. The applicant has proposed the method of using the high frequency and high frequency wireless communication. In 2022, the applicant has proposed the method of using the high frequency and high frequency wireless communication. Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) Physical and Optical Transmission and Optoelectronic Conversion of Digital and Multi-valued Signals This year, the light intensity modulator was selected for the first time. The resolution of DA conversion on the transmission side can be calculated to the extent necessary. As a result, it is necessary to ensure that the signal bandwidth is several GHz. The frequency utilization ratio and the high orthogonal amplitude modulation are introduced. The theory of the year was developed to evaluate the safety of orthogonal amplitude modulation. The security of the desired security can be achieved through various settings. In this case, the OFDM multi-value orthogonal amplitude modulation signal is generated, and the optical modulation signal is transmitted to the extent of 10km. The signal is received at the intermediate frequency of the electric field. The secret code is in the middle of the line, and the message is sent to you. The light intensity modulator is directly modulated, and the transmission mechanism is simple. The results of the above-mentioned four papers were published by the International Academy of Communications, which represents the field of communication.

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Photonic-Assisted Microwave OFDM Quantum-Noise Randomized Cipher Generation via IM/DD IFoF Transmission

通过 IM/DD IFoF 传输的光子辅助微波 OFDM 量子噪声随机密码生成

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ken Tanizawa;and Fumio Futami
通讯作者：
and Fumio Futami

Photonic-Assisted Microwave Quantum-Noise Randomized Cipher Generation for Signal Security of Wireless Communications

用于无线通信信号安全的光子辅助微波量子噪声随机密码生成

DOI：
10.1117/12.2648630
发表时间：
2023
期刊：
Proceedings SPIE, Next-Generation Optical Communication: Components, Sub-Systems, and Systems XII
影响因子：
0
作者：
Ken Tanizawa;and Fumio Futami
通讯作者：
and Fumio Futami

Nonlinear Tolerant Conjugated RoF System Secured by Physical Layer Encryption with Deliberate Signal Randomization

通过物理层加密和故意信号随机化保护的非线性容忍共轭 RoF 系统