KR100441878B1 - 광대역 부호분할 다중접속 방식을 이용한 무선 구간암호화 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식을 이용한 무선구간 암호화에 관한 것으로, 특히 송신 데이터를 슬롯이나 프레임 단위로 PN(Pseudorandom Noise)코드에 따라 나누어 다수의 FA를 통해 전송함으로써, WCDMA 시스템의 무선 구간에서 암호화를 강화시키는 무선 구간 암호화 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 광대역 부호분할 다중접속 방식을 이용한 무선 구간 암호화 장치는, 단말과 기지국사이에 약속된 임의의 수를 시드로 하여 PN 코드를 생성하는 스크램블링 코드 생성부와; 상기 스크램블링 코드 생성부에서 생성된 PN 코드를 소정 비트의 병렬 신호로 변환하는 직병렬 변환부와; 상기 변환된 병렬 신호에 대응하는 FA를 선택하여 무선 구간으로 데이터를 전송하는 스위치부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 기존 WCDMA 방식의 틀을 유지하면서 WCDMA 시스템의 무선 구간 암호화를 강화하는 효과가 있다.

Description

광대역 부호분할 다중접속 방식을 이용한 무선 구간 암호화 장치 및 방법{Apparatus and Method for Cryptography of Radio Channel Using WCDMA}

본 발명은 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식을 이용한 무선구간 암호화에 관한 것으로, 특히 송신 데이터를 슬롯이나 프레임 단위로PN(Pseudorandom Noise)코드에 따라 나누어 다수의 FA를 통해 전송함으로써, WCDMA 시스템의 무선 구간에서 암호화를 강화시키는 무선 구간 암호화 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 다이렉트 확산 스펙트럼(direct spread spectrum)을 이용한 CDMA 이동 통신 시스템은 이전의 통신 방식에 비하여 우수한 암호화 성능을 가진다. 하지만, WCDMA 방식의 이동통신 시스템은 짧은 PN 코드 주기와 채널화 코드( Channelization code)를 통하여 무선 구간의 암호화를 구현한다.

종래 WCDMA 이동통신 시스템의 다운 링크(Down Link) 송신 방식을 첨부한 도면 도 1을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 전송하고자 하는 데이터는 전송 파형의 동위상(in-phase: I) 및 직각 위상(quadrature: Q) 가지들(branches)로 각각 매핑(mapping)된 다음, 이 매핑된 I 및 Q 신호는 직교 채널화 코드(Channelization Code: C_ch)를 사용한 칩 비율(chip rate)로 확산된다.

상기 확산된 I 신호 및 Q 신호의 결합으로부터 도출되는 복소수 신호(complex valued signal)인 I+jQ 신호는 스크램블링 코드(Scrambling Code: C_s)에 의해 스크램블된 다음 안테나를 통해 전송된다.

전술한 바와 같이, 종래의 데이터 전송은 채널화 코드를 이용한 확산과 스크램블링 코드를 이용한 스크램블을 거쳐 하나의 FA 를 통하여 송신하였다.

그러나, 스크램블링 코드는 모든 가입자가 공유하는 것인 바 보완성이 없고, 채널화 코드 또한 채널화 코드 전력 분석에 의해서 다른 사람이 알 수 있다.

따라서, 전술한 종래의 데이터 전송 방식에 의하면 무선 전송 구간에서 암호화가 제대로 이루어지지 않아 도청이 가능해 지는 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은, 송신 데이터를 PN 코드에 따라 슬롯이나 프레임 단위로 나누어 다수의 FA를 통해 송신하여 무선 구간에서 WCDMA 시스템의 암호화를 강화시키는데 있다.

도 1은 종래 WCDMA 다운 링크 확산 기술의 블록도.

도 2는 본 발명에 따른 무선 구간 암호화 장치의 구성 블록도.

도 3은 도 2에 있어 무선 구간 암호화 동작을 설명하기 위한 플로우챠트.

도 4는 본 발명에 따른 일 실시예로서 다수의 FA를 이용한 데이터 전송 구조를 도시한 도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

21 : 데이터 확산 및 스크램블링부 22 : 스크램블링 코드 생성부

23 : 직병렬 변환부 24 : 스위치부

25 : 안테나부

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광대역 부호분할 다중접속 방식을 이용한 무선 구간 암호화 장치는, 단말과 기지국사이에 약속된 임의의 수를 시드로 하여 PN 코드를 생성하는 스크램블링 코드 생성부와; 상기 스크램블링 코드 생성부에서 생성된 PN 코드를 소정 비트의 병렬 신호로 변환하는 직병렬 변환부와; 상기 변환된 병렬 신호에 대응하는 FA를 선택하여 무선 구간으로 데이터를 전송하는 스위치부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 스크램블링 코드 생성부는 사용자 ID를 시드로 하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 직병렬 변환부는 슬롯 주기마다 데이터 전송 FA를 선택하기 위해 상기 PN 코드를 사용 가능한 FA 수에 대응하는 비트의 병렬 신호로 변환하는 것을 특징으로 한다.

나아가, 본 발명의 또 다른 특징은 단말과 기지국사이에 약속된 임의의 수를 시드로 하여 PN 코드를 생성하는 과정과; 상기 생성된 PN 코드를 소정 비트의 병렬 신호로 변환하는 과정과; 상기 변환된 병렬 신호에 대응하는 FA를 선택하여 무선 구간으로 데이터를 전송하는 과정을 포함하여 이루어지는 광대역 부호분할 다중접속 방식을 이용한 무선 구간 암호화 방법을 제공하는데 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 무선 구간 암호화 장치의 일 실시예는 첨부한 도면 도 1에 도시된 바와 같이 데이터 확산 및 스크램블링부(21)와 스크램블링 코드 생성부(22), 직병렬 변환부(23), 스위치부(24) 및 각각 서로 다른 FA가 할당된 다수의 안테나로 이루어진 안테나부(25)로 구성된다.

상기 데이터 확산 및 스크램블링부(21)는 종래와 동일하게 채널화 코드와 스크램블링 코드를 이용하여 전송 데이터를 확산 및 스크램블한다.

스크램블링 코드 생성부(22)는 사용자(User) ID를 시드(Seed)로 하는 PN(Pseudorandom Noise) 코드 생성부이다. 해당 시드는 단말과 기지국이 약속 가능한 임의의 수이고, 생성되는 PN 코드는 무선 구간의 암호화를 강화하기 위해 매 슬롯마다 주파수를 선택할 수 있도록 발생이 되는데, 반드시 슬롯 주기일 필요는 없다.

직병렬 변환부(23)는 상기 스크램블링 코드 생성부(22)에서 생성된 PN 코드를 사용 가능한 FA 수와 일치되도록 소정 비트의 병렬 신호로 변환한다.

스위치부(24)는 직병렬 변환부(23)에서 변환된 병렬 신호가 지시하는 FA를 선택하여 해당 FA가 할당된 안테나(25)를 통해 확산 및 스크램블된 신호를 전송한다.

상기와 같은 구성의 무선 구간 암호화 장치의 동작을 첨부한 도면 도 3과 도 4를 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 무선 구간 암호화 장치의 동작을 설명하기 위한 플로우챠트이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예로서 4개의 FA를 사용한 데이터 전송 구조를 도시한 도면이다. 다만, 사용 가능 FA 수는 단말기 RF 부분의 가격과 크기에 따라 결정된다.

데이터 확산 및 스크램블링부(21)는 전송 데이터를 채널화 코드와 스크램블링 코드를 이용하여 확산 및 스크램블하는 한편, 스크램블 코드 생성부(22)는 사용자 ID를 시드로 하여 PN 코드(예: 01110010100100)를 생성한다(S31).

그러면, 직병렬 변환부(23)는 슬롯 주기로 상기 생성된 PN 코드를 소정 비트의 병렬 신호로 변환하여 출력한다(S32). 예컨대, 사용 가능한 FA가 4개이고 PN 코드가 01110010100100인 경우 직병렬 변환부(23)는 2비트의 병렬 신호인1,3,0,2,2,1,0을 해당 슬롯 주기에 각각 출력한다.

이에, 스위치부(24)는 입력되는 2비트 병렬 신호가 지시하는 FA를 선택하여 해당 FA를 통해 슬롯에 맞게 상기 확산 및 스크램블된 데이터를 DPCH(Dedicated Physical Channel)와 같은 무선 채널로 전송한다(S33).

예컨대, 입력되는 2비트 병렬 신호가 1이면 해당 슬롯 주기에 FA 1이 할당된 안테나를 선택하여 FA 1을 통해서만 데이터를 전송하고, 2비트 병렬 신호가 3이면 해당 슬롯 주기에 FA 3이 할당된 안테나를 선택하여 FA 3을 통해서만 데이터를 전송한다.

또한, 본 발명에 따른 실시 예는 상술한 것으로 한정되지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.

특히, 본 발명은 단말기 RF 송신단의 단가와 크기를 고려하여 업링크(Uplink)에도 적용이 가능하며, 또한 기지국과 단말의 약속을 통하여 특정 단말에 데이터 전송시 약속된 코드를 직렬(serial)로 곱하여 줌으로써 유사한 효과를 거둘 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 전송 데이터를 슬롯이나 프레임 단위로 스크램블 코드에 따라 나누고, 단말과 기지국간의 약속을 통해 다수의 FA를 이용하여 랜덤하게송신함으로써, 기존 WCDMA 방식의 틀을 유지하면서 WCDMA 시스템의 무선 구간 암호화를 강화하는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 단말과 기지국사이에 약속된 임의의 수를 시드로 하여 PN 코드를 생성하는 스크램블링 코드 생성부와;

   상기 스크램블링 코드 생성부에서 생성된 PN 코드를 소정 비트의 병렬 신호로 변환하는 직병렬 변환부와;

   상기 변환된 병렬 신호에 대응하는 FA를 선택하여 무선 구간으로 데이터를 전송하는 스위치부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광대역 부호분할 다중접속 방식을 이용한 무선 구간 암호화 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 스크램블링 코드 생성부는, 사용자 ID를 시드로 하는 것을 특징으로 하는 광대역 부호분할 다중접속 방식을 이용한 무선 구간 암호화 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 직병렬 변환부는, 슬롯 주기마다 데이터 전송 FA를 선택하기 위해 상기 PN 코드를 사용 가능한 FA 수에 대응하는 비트의 병렬 신호로 변환하는 것을 특징으로 하는 광대역 부호분할 다중접속 방식을 이용한 무선 구간 암호화 장치.
4. 단말과 기지국사이에 약속된 임의의 수를 시드로 하여 PN 코드를 생성하는 과정과;

   상기 생성된 PN 코드를 소정 비트의 병렬 신호로 변환하는 과정과;

   상기 변환된 병렬 신호에 대응하는 FA를 선택하여 무선 구간으로 데이터를 전송하는 과정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광대역 부호분할 다중접속 방식을 이용한 무선 구간 암호화 방법.