Eavesdropping-Resistant Sparse Code Division Multiple Access System using a random number sequence based on dynamical systems

本研究では，カオス力学系を用いて生成された乱数列を用いた無線通信の手法を研究している．あらかじめ決められたパリティ検査行列と乱数を使ってコセット符号化を行うことにより，無線通信に物理層セキュリティの機能を持たせることが可能である．本研究において，コセット符号化を行った場合に盗聴者に漏洩する情報量を数値的に把握するための手法を提案した．この研究成果をまとめた論文が令和3年度に電子情報通信学会の英文論文誌に掲載された．また，力学系に基づく乱数生成法に関して，黄金比符号化器(Golden Ratio Encoder; GRE)の不変測度を厳密に与えた．GREは回路規模を小さくできる可能性があるという点で重要なカオス系列生成器である．この結果は，令和3年度に論文誌(Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE)に掲載された．以上のように，本研究の根幹にかかわる重要な研究成果が得られている．一方，当初計画にあったスパース符号分割通信（Sparce Codes Multiple Access; SCMA)に関する研究は，計画通りに研究が進展しなかった．そこで，令和4年度は，スパース重ね合わせ符号(Sparse Superposition Codes; SSC)と呼ばれるSCMAと異なるがスパースな構造を持つ手法を研究した．復号化の処理におけるパラメータを調整するために深層学習を利用することで，性能の改善を目指した．しかし，性能改善はわずかな値にとどまった．しかし，SSCの性能改善に効果があると考えられるいくつかの手法をまだ実行できていない．そのため、残された課題を令和5年度に実施する．

本研究では，カオス力学系を用いて生成された乱数列を用いた無線通信の手法を研究している．あらかじめ決められたパリティ検査行列と乱数を使ってコセット符号化を行うことにより，無線通信に物理層セキュリティの機能を持たせることが可能である．本研究において，コセット符号化を行った場合に盗聴者に漏洩する情報量を数値的に把握するための手法を提案した．この研究成果をまとめた論文が令和3年度に電子情報通信学会の英文論文誌に掲載された．また，力学系に基づく乱数生成法に関して，黄金比符号化器(Golden Ratio Encoder; GRE)の不変測度を厳密に与えた．GREは回路規模を小さくできる可能性があるという点で重要なカオス系列生成器である．この結果は，令和3年度に論文誌(Nonlinear Theory and Its Applications, IEICE)に掲載された．以上のように，本研究の根幹にかかわる重要な研究成果が得られている．一方，当初計画にあったスパース符号分割通信（Sparce Codes Multiple Access; SCMA)に関する研究は，計画通りに研究が進展しなかった．そこで，令和4年度は，スパース重ね合わせ符号(Sparse Superposition Codes; SSC)と呼ばれるSCMAと異なるがスパースな構造を持つ手法を研究した．復号化の処理におけるパラメータを調整するために深層学習を利用することで，性能の改善を目指した．しかし，性能改善はわずかな値にとどまった．しかし，SSCの性能改善に効果があると考えられるいくつかの手法をまだ実行できていない．そのため、残された課題を令和5年度に実施する．