HOSOYA, Go

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Affiliation

Affiliated organization, Global Education Center

Job title

Assistant Professor(without tenure)

Homepage URL

http://www.geocities.jp/ghsy1979/index.html

Education 【 display / non-display

  •  
    -
    2008

    Waseda University   Graduate School, Division of Science and Engineering   Major in Industrial and Management Systems Engineering  

  •  
    -
    2004

    Waseda University   Graduate School, Division of Science and Engineering   Major in Industrial and Management Systems Engineering  

  •  
    -
    2002

    Waseda University   Faculty of Science and Engineering   Department of Industrial and Management System Engineering  

Degree 【 display / non-display

  • 2008.12   Waseda University   Doctor of Engineering

Research Experience 【 display / non-display

  • 2020.04
    -
    Now

    Waseda University   Global Education Center   Assistant Professor

  • 2017.04
    -
     

    Tokyo University of Science   Faculty of Engineering Department of Information and Computer Technology   Junior Associate Professor

  • 2016.04
    -
    2017.03

    Tokyo University of Science   Faculty of Engineering Department of Information and Computer Technology   Assistant Professor

  • 2012.04
    -
    2016.03

    Tokyo University of Science   Faculty of Engineering, Division 1, Department of Management Science   Assistant Professor

  • 2008
    -
    2011

    Faculty of Science and Engineering, Waseda University   Research Associate

Professional Memberships 【 display / non-display

  • 2021.09
    -
    Now

    Information Processing Society of Japan (IPSJ)

  • 2004.07
    -
    Now

    The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (IEICE)

  • 2004
    -
    Now

    Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

 

Research Areas 【 display / non-display

  • Theory of informatics

Research Interests 【 display / non-display

  • Information Theory, Coding Theory

Papers 【 display / non-display

  • Concatenated LDPC/trellis codes: Surpassing the symmetric information rate of channels with synchronization errors

    Ryo Shibata, Gou Hosoya, Hiroyuki Yashima

    IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences   103 ( 11 ) 1283 - 1291  2020.11

     View Summary

    Copyright © 2020 The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. We propose a coding/decoding strategy that surpasses the symmetric information rate of a binary insertion/deletion (ID) channel and approaches the Markov capacity of the channel. The proposed codes comprise inner trellis codes and outer irregular low-density parity-check (LDPC) codes. The trellis codes are designed to mimic the transition probabilities of a Markov input process that achieves a high information rate, whereas the LDPC codes are designed to maximize an iterative decoding threshold in the superchannel (concatenation of the ID channels and trellis codes).

    DOI

  • Performance of non-minary LDPC codes on two-dimensional array erasure models

    G. Hosoya, T. Niinomi

    2020 International Symposium on Information Theory and its Applications     220 - 224  2020.10  [Refereed]

    Authorship:Lead author

  • Design and construction of irregular LDPC codes for channels with synchronization errors: New aspect of degree profiles

    Ryo Shibata, Gou Hosoya, Hiroyuki Yashima

    IEICE Transactions on Fundamentals of Electronics, Communications and Computer Sciences   E103A ( 10 ) 1237 - 1247  2020.10

     View Summary

    Copyright © 2020 The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers Over the past two decades, irregular low-density parity-check (LDPC) codes have not been able to decode information corrupted by insertion and deletion (ID) errors without markers. In this paper, we bring to light the existence of irregular LDPC codes that approach the symmetric information rates (SIR) of the channel with ID errors, even without markers. These codes have peculiar shapes in their check-node degree distributions. Specifically, the check-node degrees are scattered and there are degree-2 check nodes. We propose a code construction method based on the progressive edge-growth algorithm tailored for the scattered check-node degree distributions, which enables the SIR-approaching codes to progress in the finite-length regime. Moreover, the SIR-approaching codes demonstrate asymptotic and finite-length performance that outperform the existing counterparts, namely, concatenated coding of irregular LDPC codes with markers and spatially coupled LDPC codes.

    DOI

  • Concatenated LDPC/2-D-Marker Codes and Non-Iterative Detection/Decoding for Recovering Position Errors in Racetrack Memories

    Ryo Shibata, Gou Hosoya, Hiroyuki Yashima

    IEEE Transactions on Magnetics   56 ( 9 )  2020.09

     View Summary

    © 1965-2012 IEEE. Racetrack memories (RMs) are prone to alignment faults called position errors (PEs), which manifest as insertions and deletions of stored data bits. Conventional coding schemes for PEs demonstrate the promising results by employing low-density parity-check (LDPC) codes with an iterative detection and decoding algorithm. However, the computational complexity of detection is relatively high. In this article, for channels with PEs, we present a new coding scheme that can effectively decode corrupted data, even if the detection is executed only once (i.e., a non-iterative detection and decoding scenario). The proposed code consists of a concatenation of an inner 2-D marker code, which is specialized for PEs to mitigate the effect of insertion and deletion (ID) errors, and an outer irregular LDPC code. We also provide tractable design methodologies for these constituent codes. First, we identify the 2-D-marker code structures that offer higher achievable information rates in a non-iterative scenario and then optimize irregular LDPC codes to ensure good decoding properties. Through asymptotic-performance analysis and finite-length simulation, we confirm the effectiveness of the proposed coding scheme. Ultimately, the proposed coding scheme has the capability to reduce code rate loss and to provide excellent decoding performance under a non-iterative scenario, which also helps in understanding the reliability of RM when a low-complexity decoding algorithm is used to correct ID errors caused by PEs.

    DOI

  • A novel concatenation scheme of protograph-based LDPC codes and markers for recovering synchronous errors

    Ryo Shibata, Gou Hosoya, Hiroyuki Yashima

    IEICE Transactions on Communications   103 ( 11 ) 1318 - 1330  2020

     View Summary

    Copyright © 2020 The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. For insertion and deletion channels, there are many coding schemes based on low-density parity-check (LDPC) codes, such as spatially coupled (SC) LDPC codes and concatenated codes of irregular LDPC codes and markers. However, most of the previous works have problems, such as poor finite-length performance and unrealistic settings for codeword lengths and decoding iterations. Moreover, when using markers, the decoder receives log-likelihood (LLR) messages with different statistics depending on code bit position. In this paper, we propose a novel concatenation scheme using protograph-based LDPC code and markers that offers excellent asymptotic/finite-length performance and a structure that controls the irregularity of LLR messages. We also present a density evolution analysis and a simple optimization procedure for the proposed concatenated coding scheme. For two decoding scenarios involving decoding complexity, both asymptotic decoding thresholds and finite-length performance demonstrate that the newly designed concatenated coding scheme outperforms the existing counterparts: the irregular LDPC code with markers, the SC-LDPC code, and the protograph LDPC code, which is optimized for an additive white Gaussian noise channel, with markers.

    DOI

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Books and Other Publications 【 display / non-display

  • 理工系の基礎 情報工学

    赤倉 貴子, 池口 徹, 谷口 行信, 浜田 知久馬, 古川 利博, 八嶋 弘幸, 池辺 淑子, 塩濱 敬之, 寒水 孝司, 立川 智章, 細谷 剛, 石井 隆稔, 奥野 貴之, 佐藤 寛之, 島田 裕, 高橋 智博, 藤原 寛太郎, 太原 育夫, 宮部 博史, 渡邉 均, 藤沢 匡哉( Part: Contributor)

    丸善出版  2018.04 ISBN: 9784621302859

Misc 【 display / non-display

  • Construction of Irregular Polar Code with Gaussian Approximation

    Yusuke Oki, Gou Hosoya, Hiroyuki Yashima

    電子情報通信学会技術研究報告   119 ( 3766 ) 167 - 172  2020.01

    Research paper, summary (national, other academic conference)  

  • Simulation on application of QD-SOA to some all optical logic gates

    H. Yashima, K. Komatsu, G. Hosoya

    Proc. Inter-Photonics 2019 International Conference on Photonics Research    2019.11  [Refereed]  [Invited]

    Article, review, commentary, editorial, etc. (international conference proceedings)  

  • Concatenated LDPC/trellis codes: Surpassing symmetric information rate of insertion/deletion channels

    R. Shibata, G. Hosoya, H. Yashima

        95 - 100  2019.11

    Research paper, summary (national, other academic conference)  

  • Performance of Non-binary LDPC Codes for 2D Arrays

    G. Hosoya, T. Niinomi, H. Yashima

    42th Symposium on Information Theory and its Applications     89 - 94  2019.11

    Authorship:Lead author

    Research paper, summary (national, other academic conference)  

  • Shaping Method for Spatially Coupled LDPC Coded BICM with Pseudorandom Sequence

    M. Yuri, R. Shibata, G. Hosoya, H. Yashima

    42th Symposium on Information Theory and its Applications     603 - 608  2019.11

    Research paper, summary (national, other academic conference)  

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Awards 【 display / non-display

  • 貢献賞 (ソサイエティ運営)

    2021.09   電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ  

  • IEICE Best Paper Award 2019

    2020.06   The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers   Joint iterative decoding of spatially coupled low-density parity-check codes for position errors in racetrack memories

    Winner: R. Shibata, G. Hosoya, H. Yashima

  • IEEE Information Theory Society Japan Chapter, Travel Support Award for Young Researchers

    2010.10  

  • 2006年度 早稲田大学 大川記念論文賞

    2007.03  

Research Projects 【 display / non-display

  • Development of Coding Schemes for Position Errors

    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    Project Year :

    2019.04
    -
    2022.03
     

    細谷 剛

  • 線形符号・LDPC符号を用いた判定帰還方式における誤り指数と計算量の削減について

    基盤研究(C)

    Project Year :

    2017.04
    -
    2020.03
     

    新家 稔央, 八木 秀樹, 細谷 剛

     View Summary

    情報理論(通信路符号化)の分野では,従来,誤り指数(error exponent)によって表現される符号化定理が研究されてきた.誤り指数が導出できれば,同一の情報伝送速度のもとで,復号誤り確率と計算量の関係を明確にすることが可能となる.本研究では帰還通信路を用いた判定帰還(ARQ)方式において,LDPC符号など符号クラス,通信路・復号法・判定帰還方式の判定基準を与え,誤り指数の導出および有限の符号長における誤り確率上界の導出を試みる.そして,精密に誤り確率を評価した結果を踏まえ,帰還通信路を用いることによって可能な復号計算量削減の効果が,従来研究よりも大きくなることを明らかにする.計算量の削減効果は携帯端末の消費電力の低減を評価する意味で重要である.
    2017年度は,Forneyの提案した最適な判定基準を用いた場合の誤り確率の上界式を精密化した.これに対し2018年度は,これを簡略化した準最適な判定基準を用いた場合の誤り確率の上界式に対する精密な評価を与えた.ここで,用いる簡略的な判定基準として[Hashimoto99]の判定基準を利用した.そして,準最適な判定基準を用いた場合についても,[Forney69]の基準と同等の性能が達成できることを,線形符号やLDPC符号の実用的な符号を用いて示すことができた.この結果を国際会議にて発表,ならびに電子情報通信学会英文論文誌Aに投稿した.
    [Hashimoto99] T. Hashimoto, ``Composite scheme LR + Th for decoding with erasures and its effective equivalence to Forney's rule,'' IEEE Trans. Inform. Theory, vol.45, no.1, pp.78--93, Jan. 1999.

  • 干渉抑圧機能とセキュリティ機能を有する全光CDMA

    基盤研究(C)

    Project Year :

    2017.04
    -
    2020.03
     

    八嶋 弘幸, 細谷 剛, 五十嵐 保隆

     View Summary

    全光通信に向けて電気信号への変換を伴わない全光信号処理や全光信号処理を行う光CDMAが注目されている。光CDMAシステムにおいて,全光デバイスからなる干渉抑圧器を提案した。提案した干渉抑圧器はマッハツェンダー干渉計の両アームに量子ドット光増幅器をそれぞれ配したものであり、波動方程式とレート方程式を数値解析することにより量子ドット光増幅器の動作を解析し、提案する干渉抑圧器が閾値処理機能を有する全光機能デバイスとして動作することを確認した。シミュレーションによりランダムデータを送信し受信信号からアイパターンを求め動作を確認した。また提案デバイスが全光CDMAに適用可能か検証するため、光CDMAのクロックと信号のタイミングのずれの影響も評価した。また、光CDMAの干渉を除去するデバイスとして、全光信号処理の実現のための最も基本的な素子として全光NORゲートがある。本研究では、量子ドット半導体 光増幅器の内部で生じる非線形光学効果を用いた全光NORゲートを構築し、シミュレーションにより性能評価を行った。
    これらに加えて、光CDMA信号の受信後の信号処理デバイスとして、多入力の全光OR回路を提案し、簡単な構成で、かつ高品質で動作することを確認した。このデバイスにより、受信後の光信号処理部において、回路が簡略化することができる。一方、セキュリティ対策として、暗号分野で注目を集めている超軽量暗号に着目し、超軽量ブロック暗号QTL-64の不能差分攻撃耐性の評価を行った。

  • High Efficient Coded Modulation Schemes Using Error Correcting Codes

    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    Project Year :

    2016.04
    -
    2019.03
     

    Hosoya Gou

     View Summary

    In this program, we first propose a constellation shaping scheme for amplitude phase shift keying (APSK) with Bit-Interleaved Coded Modulation (BICM). We propose two schemes, i.e. using pilot bits and a novel probabilistic shaping scheme with pseudorandom sequence which are concatenated with an input sequence of the encoder. Simulation results show that our proposed schemes can achieve better performance over additive white Gaussian noise (AWGN) channel compared with conventional scheme.
    We also consider a coded modulation for the AWGN channel. Instead of applying Gaussian distribution, we take the truncated Gaussian distribution in the design of signal constellations. We study peak-to-average power ratio (PAPR) reduction for one-dimensional signal constellation. From the numerical results, we show that achievable rate of the proposed modulation is almost identical to the Gaussian constellation, while keeping the expansion of PAPR small.

  • High Security Optical CDMA Using Chaotic sequence codes

    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    Project Year :

    2013.04
    -
    2016.03
     

    Yashima Hiroyuki, HOSOYA Gou

     View Summary

    We propose new Optical Code-Division-Multiple-Access (OCDMA) systems using Extended Chaotic Binary Codes (ECBCs) obtained easily from the extended Bernoulli map. Unlike conventional sequence codes, ECBCs are composed by the map for every information bit, which means that the sequence code varies bit by bit. Therefore, high security against eavesdroppers is expected. Then, we derive the expression for theoretical BER versus the number of simultaneous users of the proposed system and verify that the proposed system is effective in OCDMA system through numerical results.
    Moreover, we derive BER of OCDMA based on the persistence of MAI, by considering the transition of the interfering users as Markov chain process. From the numerical analysis, the derived BER differs substantially from conventional analysis. We show that the derived BER strongly depends on the initial number of interfering users.

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Presentations 【 display / non-display

  • Performance of non-minary LDPC codes on two-dimensional array erasure models

    G. Hosoya, T. Niinomi

    2020 International Symposium on Information Theory and its Applications 

    Presentation date: 2020.10

  • Construction of Irregular Polar Code with Gaussian Approximation

    Yusuke Oki, Gou Hosoya, Hiroyuki Yashima

    Technical Committee Workshops on Information Theory 

    Presentation date: 2020.01

  • Design of irregular LDPC codes without markers for insertion/deletion channels

    R. Shibata, G. Hosoya, H. Yashima

    2019 IEEE Global Communications Conference 

    Presentation date: 2019.12

  • Performance of Non-binary LDPC Codes for 2D Arrays

    G. Hosoya, T. Niinomi, H. Yashima

    42th Symposium on Information Theory and its Applications 

    Presentation date: 2019.11

  • Concatenated LDPC/trellis codes: Surpassing symmetric information rate of insertion/deletion channels

    R. Shibata, G. Hosoya, H. Yashima

    42th Symposium on Information Theory and its Applications 

    Presentation date: 2019.11

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Specific Research 【 display / non-display

  • 無線通信における符号化変調方式の開発

    2020  

     View Summary

    本研究では,擬似乱数ビット置換符号化変調(BICM-P) に対する新たなシェーピング手法を提案した.提案する手法では,符号化器に入力される系列に対し新たに擬似乱数系列を追加し,信号点間の距離を大きくするために,電力の小さい信号点と大きい信号点に分割できるように各信号点における擬似乱数ビット位置を考慮した.新たに追加した擬似乱数系列により各信号点の送信確率が不均等となり,ガウス分布を模した入力分布が実現された.次に,提案したシェーピング手法の下でピーク対平均電力比の増加を考慮した信号点配置を提案した.最後に密度発展法による反復閾値及び計算機シミュレーションにより性能を評価し,提案法の有効性を示した.

  • 疎行列に基づく符号化率が可変な誤り訂正符号の設計および解析

    2010  

     View Summary

    高符号化率のてパンクチャドLDPC符号を用いて事後確率復号を行うと更新ルールの性質から十分な伝搬が行われずに早期に停止することが多く,正しく復号することができない.これはLDPC符号中に存在するループの影響によるものであり,従来1つの確率変数の事前を伝搬させていたことによる.このような問題に対して,ループがある符号のグラフ上で正しく事後確率を計算するためには,複数のパンクチャドビットを結合した確率を伝搬させることで閉路上でも復号が続行できる新しい復号法を提案し,従来の復号法よりも必ず運用可能な符号化率が大きくなることを示した.またパンクチャドビットを復号過程の早期に推定することが重要であるため,直列型BP復号法のような収束が早い復号法によって更新順序を制御することも検討し,収束が早い復号法の提案を行った.これらの改良を加える過程において,符号のレート可変性を保持することが実用上重要であり,本研究でもその保持に努めた.実験結果より様々なLDPC符号に対し,ほぼ1に近い符号化率のパンクチャドLDPCに対しても提案した復号法で訂正することができた.また復号法の直列化を行うことで計算量の増加も極僅かに抑えることができた.設定可能な符号化率の範囲を理論的に導出することは今後の課題として残っている.また2元系列を用いた実行が容易な復号法やLDPC符号より性能の高いGLDPC符号に対する効果的な符号化法の開発にも取り組んだ.信頼度を有効に用いることで,非正則LDPC 符号に対しても実行可能な3 ビットBF 復号法を提案した.シミュレーション及び密度発展法により,提案した復号法はエラーフロア領域における復号性能が向上し,反復閾値が向上することを示した.ランダムに構成されたGLDPC 符号に対して,情報とパリティ系列のラベル付け方法及び符号化法を提案した.提案した符号化法の計算回数の上界を導出し,通常の符号化より大幅に削減できることを示した.

  • 低密度パリティ検査符号を用いたバースト消失訂正における符号構成とその理論的な性能解析に関する研究

    2008  

     View Summary

    本課題で目指したことは,下記の1,2の項目についてである.これらの報告と,3で今後の方針について示す.1.LR-LDPC符号の解析本課題によって提案されたLR-LDPC 符号は,通常のLDPC符号の部分クラスであり,通常のLDPC符号よりもバースト消失性能が高いことが示された.また,LR-LDPC符号を構成する3つの符号において,それぞれの符号の性能は,疎行列の程度を示す指標である「密度」が決めてであることが判明した.ただし当初の計画とは違い,解析式の中身をさらに解析して性能の差異を明らかにすることは適わなかったが,これらの3つの符号が全て,通常のLDPC符号符号よりも性能が優れていることが性能が向上する条件であることも判明した.また,符号アンサンブルを用いて理論的に性能解析結果からもそのような傾向が明らかになり,同時にランダムに発生する消失に対しては如何なる性能の劣化も生じないことが示された.2.解析式の厳密化従来の解析では,復号が失敗する停止条件であるストッピングセットを用いて解析しているが,解析が容易な反面,得られる下界の厳密性に問題がある.そこで最小ストッピングセットと呼ばれる,ストッピングセットよりも細かく場合分けして計算できる条件を適用し,よりタイトなバースト消失訂正能力の下界を得ることができた.3.今後の計画について概ね,研究成果も得られたが,本質的な部分で明らかにすべきことが残っている.本研究で得られた結果は,正則なLDPC符号を対象としており,よりクラスが広く,性能が優れた非正則LDPC符号へ拡張することも行った.正則の場合と同様に,「密度」と,非正則LDPC符号の性能を決定付ける重要な要素であるタナーグラフ上における「次数2の変数ノード」が性能を左右されていることが判明した.これらの示唆を生かし,今後の研究成果のさらなる発展が期待される.

 

Syllabus 【 display / non-display

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Committee Memberships 【 display / non-display

  • 2020.06
    -
    2024.06

    ESS, IEICE  IEICE Trans. on Fundamentals, Associate Editor

  • 2021.09
    -
    2023.03

    IEICE Engineering Sciences Society  IEICE Trans. on Fundamentals, 2023 Special Section on Information Theory and its Applications, Guest Editor

  • 2020.09
    -
    2022.03

    IEICE Trans. on Fundamentals, 2022 Special Section on Information Theory and its Applications  Guest Editor

  • 2021.05
    -
    2021.12

    電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ 情報理論とその応用サブソサイエティ  第44回情報理論とその応用シンポジウム (SITA2021), プログラム委員

  • 2019.06
    -
    2021.06

    IEICE ESS  Fundamental Review Editional Committee (Web)

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