Applications of modern coding theory to DNA storage

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DNAストレージでは挿入・削除・反転誤りが生じ，その信頼性が大きく損なわれる．本研究では，LDPC符号に代表される確率推論に基づく現代的な符号理論をDNAストレージに展開することを目的としている．本年度の主な研究成果は以下のとおりである．(1) 挿入・削除タイプ通信路に対する空間結合符号の復号法開発：空間結合符号は反復的な同期・復号手法により，挿入・削除タイプ通信路の対称情報レートに近づくことが知られているが，大きな復号遅延が問題となっている．本研究では，復号遅延の削減を目的とし，スライド窓型反復同期・復号法を提案した．計算機シミュレーションにより，同程度の復号遅延で従来手法と比較し，大きな利得が得られることを確認した．(2) 挿入・削除タイプ通信路に対する反復シンボル同期・復号法の開発：本研究では，複数系列に対して同タイミングで挿入・削除誤りが発生する問題を対象とし，時点毎の入出力をシンボルとして扱う反復シンボル同期・復号法を提案した．さらに，提案手法にマッチする多元LDPC符号を適用し，その有効性を検証した．計算機シミュレーションより，エラーフロア領域・ウォータフォール領域共に従来手法と比較し，復号性能の向上を確認した．(3) DNAストレージに適した連接符号化法の検討：DNAストレージのシーケンサー等で生じる挿入・削除誤りの発生確率の削減や化学的な安定性を目指し，GC含有量とホモポリマー長の制約を満たす連接符号化法を検討した．