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講演抄録/キーワード
講演名 2018-02-28 09:40
MIMO-OFDM通信におけるランダム位相を用いた物理層暗号方式とそのセキュリティレート解析
米田 毅府川和彦張 裕淵東工大
技報オンラインサービス実施中
抄録 (和) MISO (Multiple-Input Single-Output) 無線通信の物理層セキュリティ方式として,AN (Artificial Noise) やAFF (Artificial Fast Fading) が知られているが,CSI (Channel State Information) 既知の条件下で,ANは希望信号とともに人工雑音を送信し,AFFは電力を考慮せず送信信号にランダムな重みを乗算することで盗聴者の伝送品質を劣化させる技術である.しかしながら,これらの手法は送信電力が大幅に増加するという問題があった.この問題を解決するため,ANを送信せず各送信信号の位相をランダムに変動させ,正規受信者においては正しく希望信号を受信でき,かつ送信電力が最小となるように各送信信号の振幅を制御するRP (Random Phase) を提案した.本報告ではRP方式をMISOからMIMO (Multiple-Input Multiple-Output) 通信へ拡張する.さらに,盗聴者がブラインド・チャネル推定を行うことを前提に,従来手法と提案手法の秘密率 (Security Rate) を解析的に求める.計算機シミュレーションにより,マルチパス・レイリーフェージング条件でOFDMのサブキャリア変調方式が16QAMの場合に,ANやAFFに較べ,提案手法は送信電力を削減しつつ秘密率を大幅に改善できることを明らかにする. 
(英) As conventional physical layer security schemes for multiple-input single-output (MISO) wireless communications, the artificial noise (AN) and artificial fast fading (AFF) schemes assume
that channel state information (CSI) is known to transmitters. To prevent eavesdroppers from receiving desired signals that legitimate users should correctly receive,
the AN scheme transmits AN in addition to the desired signals while the AFF scheme does not consider transmit power levels and
multiplies transmit signals by random weights. The AN and random weights can deteriorate transmission performance of the eavesdroppers.
However, the AN and AFF schemes have a major drawback that they require a large amount of transmit power.
To cope with such a problem, the proposed scheme called the random phase (RP) avoids transmitting AN. Instead of AN, RP randomly changes
phases of the transmit signals, and controls amplitudes of the transmit signals so that the transmit power can
be minimized under the constraint that the legitimate user should correctly receive the desired signals.
This report extends RP from MISO to multiple-input multiple-output (MIMO) communications, and analyzes security rates of the conventional and proposed schemes
on the assumption that the eavesdropper performs blind estimation of the equivalent channel frequency response matrix. Then, we conduct computer simulations of MIMO-OFDM
under multipath fading conditions with OFDM subcarrier modulation being 16QAM. It is demonstrated that the proposed scheme can degrade
bit error rates (BERs) of the eavesdropper and can improve the secrecy rate more than the AN and AFF schemes while reducing
the transmit power more drastically.
キーワード (和) MIMO-OFDM無線通信 / 物理層セキュリティ / ランダム位相 / 秘密率 / 送信電力 / / /  
(英) MIMO-OFDM wireless communications / physical layer security / random phase / security rate / transmit power / / /  
文献情報 信学技報, vol. 117, no. 456, RCS2017-327, pp. 57-62, 2018年2月.
資料番号 RCS2017-327 
発行日 2018-02-21 (RCS) 
ISSN Print edition: ISSN 0913-5685  Online edition: ISSN 2432-6380

研究会情報
研究会 RCS SR SRW  
開催期間 2018-02-28 - 2018-03-02 
開催地(和) YRP 横須賀リサーチパーク 
開催地(英) YRP 
テーマ(和) 移動通信ワークショップ 
テーマ(英) Mobile Communication Workshop 
講演論文情報の詳細
申込み研究会 RCS 
会議コード 2018-02-RCS-SR-SRW 
本文の言語 日本語 
タイトル(和) MIMO-OFDM通信におけるランダム位相を用いた物理層暗号方式とそのセキュリティレート解析 
サブタイトル(和)  
タイトル(英) Wireless Physical Layer Security Schemes Using Random Phases for MIMO-OFDM Communications and Its Security Rate Analysis 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) MIMO-OFDM無線通信 / MIMO-OFDM wireless communications  
キーワード(2)(和/英) 物理層セキュリティ / physical layer security  
キーワード(3)(和/英) ランダム位相 / random phase  
キーワード(4)(和/英) 秘密率 / security rate  
キーワード(5)(和/英) 送信電力 / transmit power  
キーワード(6)(和/英) /  
キーワード(7)(和/英) /  
キーワード(8)(和/英) /  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) 米田 毅 / Tsuyoshi Yoneda / ヨネダ ツヨシ
第1著者 所属(和/英) 東京工業大学 (略称: 東工大)
Tokyo Institute of Technology (略称: Tokyo Tech)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) 府川 和彦 / Kazuhiko Fukawa / フカワ カズヒコ
第2著者 所属(和/英) 東京工業大学 (略称: 東工大)
Tokyo Institute of Technology (略称: Tokyo Tech)
第3著者 氏名(和/英/ヨミ) 張 裕淵 / Yuyuan Chang / チョウ ユウエン
第3著者 所属(和/英) 東京工業大学 (略称: 東工大)
Tokyo Institute of Technology (略称: Tokyo Tech)
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講演者
発表日時 2018-02-28 09:40:00 
発表時間 20 
申込先研究会 RCS 
資料番号 IEICE-RCS2017-327 
巻番号(vol) IEICE-117 
号番号(no) no.456 
ページ範囲 pp.57-62 
ページ数 IEICE-6 
発行日 IEICE-RCS-2018-02-21 


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