細谷 剛 (ホソヤ ゴウ)

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所属

附属機関・学校 グローバルエデュケーションセンター

職名

講師(任期付)

ホームページ

https://sites.google.com/view/ghosoya

学歴 【 表示 / 非表示

  •  
    -
    2008年

    早稲田大学   理工学研究科   経営システム工学専攻  

  •  
    -
    2004年

    早稲田大学   理工学研究科   経営システム工学専攻  

  •  
    -
    2002年

    早稲田大学   理工学部   経営システム工学科  

学位 【 表示 / 非表示

  • 2008年12月   早稲田大学   博士(工学)

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2020年04月
    -
    継続中

    早稲田大学   グローバルエデュケーションセンター   講師(任期付)

  • 2017年04月
    -
     

    東京理科大学   工学部 情報工学科   嘱託特別講師

  • 2016年04月
    -
    2017年03月

    東京理科大学   工学部 情報工学科   嘱託助教

  • 2012年04月
    -
    2016年03月

    東京理科大学   工学部第一部 経営工学科   嘱託助教

  • 2008年
    -
    2011年

    早稲田大学理工学術院   助手

所属学協会 【 表示 / 非表示

  • 2021年09月
    -
    継続中

    情報処理学会

  • 2004年07月
    -
    継続中

    電子情報通信学会

  • 2004年
    -
    継続中

    Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 情報学基礎論

研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 情報理論,符号理論

論文 【 表示 / 非表示

  • 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年11月

     概要を見る

    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年10月  [査読有り]

    担当区分:筆頭著者

  • 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年10月

     概要を見る

    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年09月

     概要を見る

    © 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年

     概要を見る

    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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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • 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( 担当: 分担執筆)

    丸善出版  2018年04月 ISBN: 9784621302859

Misc 【 表示 / 非表示

  • ガウス近似法を用いた非正則Polar符号の構成

    大木湧介, 細谷剛, 八嶋弘幸

    電子情報通信学会技術研究報告   119 ( 3766 ) 167 - 172  2020年01月

    研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

  • 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年11月  [査読有り]  [招待有り]

    記事・総説・解説・論説等(国際会議プロシーディングズ)  

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

    R. Shibata, G. Hosoya, H. Yashima

        95 - 100  2019年11月

    研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

  • 2次元行列に対する非2元LDPC符号の性能

    細谷剛, 新家 稔央, 八嶋弘幸

    第42回情報理論とその応用シンポジウム予稿集     89 - 94  2019年11月

    担当区分:筆頭著者

    研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

  • 擬似乱数系列を用いた空間結合LDPC 符号化BICM に対するシェーピング方式

    由利昌司, 柴田凌, 細谷剛, 八嶋弘幸

    第42回情報理論とその応用シンポジウム予稿集     603 - 608  2019年11月

    研究発表ペーパー・要旨(全国大会,その他学術会議)  

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受賞 【 表示 / 非表示

  • 貢献賞 (ソサイエティ運営)

    2021年09月   電子情報通信学会 基礎・境界ソサイエティ  

  • 2019年度電子情報通信学会論文賞

    2020年06月   一般社団法人電子情報通信学会   Joint iterative decoding of spatially coupled low-density parity-check codes for position errors in racetrack memories  

    受賞者: 柴田凌, 細谷剛, 八嶋弘幸

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

    2010年10月  

  • 2006年度 早稲田大学 大川記念論文賞

    2007年03月  

共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • 位置誤りを訂正する符号化方式の開発

    基盤研究(C)

    研究期間:

    2019年04月
    -
    2022年03月
     

    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)

    研究期間:

    2017年04月
    -
    2020年03月
     

    新家 稔央, 八木 秀樹, 細谷 剛

     概要を見る

    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)

    研究期間:

    2017年04月
    -
    2020年03月
     

    八嶋 弘幸, 細谷 剛, 五十嵐 保隆

     概要を見る

    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。

  • 誤り訂正符号を用いた高効率な符号化変調方式の開発

    若手研究(B)

    研究期間:

    2016年04月
    -
    2019年03月
     

    細谷 剛

     概要を見る

    本課題ではビット置換符号化変調(BICM)に対するシェーピング符号化・復号法の開発を行った.
    衛星通信方式 DVB-S2 などに用いられている振幅位相変調(APSK)を用いたBICMに対して,パイロットビットを用いたシェーピング手法を開発した.また送信系列に擬似乱数を挿入することで,送信系列の発生を一様分布からガウス分布へ変換し,変調・符号化方式を提案した.有限の信号点をもつAPSKに対し新しい信号点配置設計法を提案した.削除ガウス分布を用いることにより,有限の信号点をもつ場合はガウス分布にしたがって信号点を配置した場合の問題点である高SNR領域での達成レートが大きくならないことを解消した.

  • カオス符号系列を用いた高セキュリティ光CDMA

    基盤研究(C)

    研究期間:

    2013年04月
    -
    2016年03月
     

    八嶋 弘幸, 細谷 剛

     概要を見る

    本研究では光CDMAシステムにおいて、情報セキュリティ機能を高めるため、従来のユーザ符号に換えてカオス系列に基づくユーザ符号を用いた光CDMAを提案し、多重度、誤り率等の基礎特性を求めるとともに、情報セキュリティ効果について検討し、提案システムに有効性を明らかにした.また、連続するMAIの影響を考慮した光CDMAの特性についても解析し、平均値のみの従来法に比べ、実際の誤り率の推移を求め、干渉量の初期値によりその後の誤り率が大きく異なることを示した.

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講演・口頭発表等 【 表示 / 非表示

  • 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  

    発表年月: 2020年10月

  • ガウス近似法を用いた非正則Polar符号の構成

    大木湧介, 細谷剛, 八嶋弘幸

    電子情報通信学会 情報理論研究会  

    発表年月: 2020年01月

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

    R. Shibata, G. Hosoya, H. Yashima

    2019 IEEE Global Communications Conference  

    発表年月: 2019年12月

  • 2次元行列に対する非2元LDPC符号の性能

    細谷剛, 新家 稔央, 八嶋弘幸

    第42回情報理論とその応用シンポジウム  

    発表年月: 2019年11月

  • 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  

    発表年月: 2019年11月

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 無線通信における符号化変調方式の開発

    2020年  

     概要を見る

    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年  

     概要を見る

    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年  

     概要を見る

    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.

 

現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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委員歴 【 表示 / 非表示

  • 2020年06月
    -
    2024年06月

    電子情報通信学会基礎境界ソサイエティ  IEICE Trans. on Fundamentals, Associate Editor

  • 2021年09月
    -
    2023年03月

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

  • 2020年09月
    -
    2022年03月

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

  • 2021年05月
    -
    2021年12月

    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年06月
    -
    2021年06月

    電子情報通信学会 基礎境界ソサイエティ  Fundamentals Review編集幹事会 編集幹事

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