物理層セキュリティを用いたイメージセンサ型可視光通信システム

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本研究は，複数の光源と複数の受信値が二次元的に構成される空間並列伝送型可視光通信（Parallel transmission visible light communication: PT-VLC）システムに注目し，VLC の機密性を向上させる物理層セキュリティ技術を考案するものである．具体的な研究課題は，PT-VLC システムの送信側で行うM点逆離散フーリエ変換（Inverse discrete Fourier transform: IDFT）と受信側で行われるM点離散フーリエ変換（Fourier transform: DFT）のM個の信号が二次元通信路で伝送されるときにそれら信号の配置に設計自由度があるが，この配置の自由度と，M点DFTにおける順序制約を利用した暗号化の方式を提案した．中心的な課題は，提案する物理層セキュリティ技術の実装と，その機密性（耐傍受性）を数値化する評価方法を検討したことにある．PT-VLC の研究のそもそもの目的は，M個の信号を空間方向に配置するとしても，本質的に，OFDM であるため，ピーク対平均電力比が大きくなってしまう問題に対処することであった．限られた線形範囲（ダイナミックレンジ）で，１フレーム当たりのビット数を増加させようと空間周波数の数Nを増やしていくと，高いピーク対平均振幅比（PAPR）によって，信号が歪んでしまい，各空間周波数のPSK 信号を正しく復調できない問題があった．この非線形問題を解決しつつ，１フレーム当たりに重畳する空間周波数数N を増大させ，受信側で正しく復調できるビット数，結果として，ビットレートを向上させることを明らかにした．