| 講演名 | 2022-03-02 MIMO無線通信におけるチャネル時間変動に耐性のあるランダム位相・物理層暗号 松本 侑里香(東工大), 張 裕淵(東工大), 府川 和彦(東工大), |
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| 抄録(和) | 無線通信の物理層暗号方式として，AN (Artificial Noise) やAFF (Artificial Fast Fading) 等の従来技術は送信電力が大幅に増加するという問題があった．この送信電力増加を抑えるために，RP (Random Phase) が提案されている．RPは各送信信号の位相をランダムに設定し，正規受信機が所望信号を正しく受信するという条件下で送信電力が最小となるよう，チャネル情報(CSI: Channel State Information)を用いて各送信信号の振幅を制御する．TDD (Time Division Duplex) システムにおいて，RPはチャネルの相反性により下り回線のCSIを推定できるが，時変チャネルの場合，送受信タイミングの時間差のため実際のCSIが推定値から大きく外れ，RPの正規受信機の伝送特性が大幅に劣化してしまう．この問題を解決するため，本報告ではまず送信機側にチャネル予測を導入する．さらに，RPをMISO (Multiple-Input Single-Output) からMIMO (Multiple-Input Multiple-Output) へ拡張し，受信機側にチャネル予測誤差の補償技術と受信ダイバーシティ合成を導入する．計算機シミュレーションにより，送信側のチャネル予測と受信側のチャネル予測誤差の補償技術により，時変フェージングチャネルにおける正規受信機の平均BLER (Block Error Rate) 特性が劇的に改善することを示す． |
| 抄録(英) | As conventional physical layer security schemes for wireless communications, artificial noise (AN) and artificial fast fading (AFF) suffer from significant increase in the transmit power. To drastically reduce the amount of the transmit power, the random phase (RP) has been proposed. RP randomly sets the phase of each transmitted signal, and controls the amplitude using channel state information (CSI), so that it can minimize the transmit power under the constraint that the legitimate receiver should correctly receive the desired signal. Due to the channel reciprocity of the time division duplex (TDD), the RP transmitter can estimate the CSI of the downlink, which should be equal to that of the uplink. When the channel is time variant, however, a large difference between the estimated and true values of CSI at the transmission timing can deteriorate the transmission performance of the legitimate receiver. To alleviate the degradation, this report firstly introduces channel prediction schemes into the RP transmitter. Furthermore, RP is extended from MISO (Multiple-Input Single-Output) to MIMO (Multiple-Input Multiple-Output), whereas both compensation techniques for the channel prediction error and receive diversity combining are employed by the legitimate receiver. Computer simulations demonstrate that the channel prediction by the transmitter and the compensation for the channel prediction error on the receiver side can improve the average block error rate (BLER) performance more significantly than the conventional RP. |
| キーワード(和) | MIMO / 物理層暗号方式 / ランダム位相 / チャネル予測 / 繰り返し受信処理 |
| キーワード(英) | MIMO / physical layer security scheme / random phase / channel prediction / iterative reception processing |
| 資料番号 | RCS2021-252 |
| 発行日 | 2022-02-23 (RCS) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | RCS / SR / SRW |
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| 開催期間 | 2022/3/2(から3日開催) |
| 開催地（和） | オンライン開催 |
| 開催地（英） | Online |
| テーマ（和） | 移動通信ワークショップ |
| テーマ（英） | Mobile Communication Workshop |
| 委員長氏名（和） | 岡本 英二(名工大) / 亀田 卓(広島大) / 野田 華子(アンリツ) |
| 委員長氏名（英） | Eiji Okamoto(Nagoya Inst. of Tech.) / Suguru Kameda(Hiroshima Univ.) / Hanako Noda(Anritsu) |
| 副委員長氏名（和） | 西村 寿彦(北大) / 旦代 智哉(東芝) / 児島 史秀(NICT) / 田久 修(信州大) / 石津 健太郎(NICT) / 矢野 一人(ATR) / 水谷 圭一(京大) / 斎藤 健太郎(東京電機大) / 沢田 浩和(NICT) |
| 副委員長氏名（英） | Toshihiko Nishimura(Hokkaido Univ.) / Tomoya Tandai(Toshiba) / Fumihide Kojima(NICT) / Osamu Takyu(Shinshu Univ.) / Kentaro Ishidu(NICT) / Kazuto Yano(ATR) / Keiichi Mizutani(Kyoto Univ.) / Kentaro Saito(Tokyo Denki Univ.) / Hirokazu Sawada(NICT) |
| 幹事氏名（和） | 村岡 一志(NEC) / 山本 哲矢(パナソニック) / 成枝 秀介(三重大) / 稲森 真美子(東海大) / 李 斗煥(NTT) / 村上 友規(NTT) / 佐々木 重信(新潟大) |
| 幹事氏名（英） | Kazushi Muraoka(NEC) / Tetsuya Yamamoto(Panasonic) / Syusuke Narieda(Mie Univ.) / Mamiko Inamori(Tokai Univ.) / Doohwan Lee(NTT) / Tomoki Murakami(NTT) / Shigenobu Sasaki(NIigata Univ.) |
| 幹事補佐氏名（和） | 安達 宏一(電通大) / 中村 理(シャープ) / 酒井 学(三菱電機) / 岩渕 匡史(NTT) / 奥山 達樹(NTTドコモ) / 太田 真衣(福岡大) / 大辻 太一(NEC) / 王 瀟岩(茨城大) / 田中 明美(MathWorks) / 野田 聡人(南山大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Koichi Adachi(Univ. of Electro-Comm.) / Osamu Nakamura(Sharp) / Manabu Sakai(Mitsubishi Electric) / Masashi Iwabuchi(NTT) / Tatsuki Okuyama(NTT DOCOMO) / Mai Ohta(Fukuoka Univ.) / Taichi Ohtsuji(NEC) / WANG Xiaoyan(Ibaraki Univ.) / Akemi Tanaka(MathWorks) / Akihito Noda(Nanzan Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Radio Communication Systems / Technical Committee on Smart Radio / Technical Committee on Short Range Wireless Communications |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | MIMO無線通信におけるチャネル時間変動に耐性のあるランダム位相・物理層暗号 |
| サブタイトル（和） | |
| タイトル（英） | Random-Phase based Physical-Layer Security Scheme Robust against Time-Variant MIMO Channels |
| サブタイトル（和） | |
| キーワード(1)（和/英） | MIMO / MIMO |
| キーワード(2)（和/英） | 物理層暗号方式 / physical layer security scheme |
| キーワード(3)（和/英） | ランダム位相 / random phase |
| キーワード(4)（和/英） | チャネル予測 / channel prediction |
| キーワード(5)（和/英） | 繰り返し受信処理 / iterative reception processing |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 松本 侑里香 / Yurika Matsumoto |
| 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） | 張 裕淵 / Yuyuan Chang |
| 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） | 府川 和彦 / Kazuhiko Fukawa |
| 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) |
| 発表年月日 | 2022-03-02 |
| 資料番号 | RCS2021-252 |
| 巻番号（vol） | vol.121 |
| 号番号（no） | RCS-391 |
| ページ範囲 | pp.7-12(RCS), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2022-02-23 (RCS) |