KR100981784B1 - Method for calculating security capacity of Gaussian MIMO wiretap channel - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 통신 네트워크에 관한 것으로, 보다 구체적으로 다수의 신호가 입력되고 다수의 신호가 출력되는 다중입력 다중출력 무선 통신 채널의 안정 용량을 스칼라 접근법을 이용하여 계산하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a wireless communication network, and more particularly, to a method of calculating a stable capacity of a multi-input multi-output wireless communication channel in which a plurality of signals are input and a plurality of signals are output using a scalar approach.

본 발명에 따른 다중입력 다중출력 가우시안 채널의 안전 용량을 계산하는 방법은 다중입력 다중출력 채널을 다수의 단일입력 다중출력 채널로 분할하고 분할한 단일입력 다중출력 채널을 스칼라 채널로 변형하여 각 단일입력 다중출력 채널의 채널 이득 파라미터를 계산함으로써, 계산한 채널 이득 파라미터를 이용하여 다중입력 다중출력 가우시안 채널의 안전 용량을 직접 계산할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 다중입력 다중출력 가우시안 채널의 안전 용량을 계산하는 방법은 스칼라 값으로 계산한 각 단일입력 다중출력 채널의 채널 이득 파라미터를 이용하여 안전 용량을 계산함으로써, 정확하게 다중입력 다중출력 가우시안 채널의 안전 용량을 계산할 수 있다. According to the present invention, a method for calculating a safety capacity of a multi-input multi-output Gaussian channel is obtained by dividing a multi-input multi-output channel into a plurality of single-input multi-output channels and transforming the divided single-input multi-output channel into a scalar channel. By calculating the channel gain parameters of the multi-output channel, the calculated capacitance of the multi-input multi-output Gaussian channel can be directly calculated using the calculated channel gain parameters. In addition, the method for calculating the safety capacity of the multi-input multi-output Gaussian channel according to the present invention accurately calculates the multi-input multi-output Gaussian channel by using the channel gain parameter of each single input multi-output channel calculated as a scalar value. You can calculate the safe dose of.

채널 용량, 안전 용량, 도청, 가운시안 잡음, 도청 채널 Channel capacity, safety capacity, eavesdropping, gown noise, eavesdropping channel

Description

다중입력 다중출력 가우시안 도청 채널의 안정 용량을 계산하는 방법{Method for calculating security capacity of Gaussian MIMO wiretap channel}Method for calculating security capacity of Gaussian MIMO wiretap channel

본 발명은 무선 통신 네트워크에 관한 것으로, 보다 구체적으로 다수의 신호가 입력되고 다수의 신호가 출력되는 다중입력 다중출력 무선 통신 채널의 안정 용량을 스칼라 접근법을 이용하여 계산하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a wireless communication network, and more particularly, to a method of calculating a stable capacity of a multi-input multi-output wireless communication channel in which a plurality of signals are input and a plurality of signals are output using a scalar approach.

무선 통신는 대기(air)로 신호를 송출하거나 대기 중의 신호를 수신하여 통신을 수행하는 방식으로, 대기라는 공개된 매체를 이용하기 때문에 허락받지 않은 제3자가 수신자와 근접하여 위치하고 있으며 수신자로 송신되는 신호의 부호화 방식을 알고 있다면 송신 신호를 도청하여 수신자와 송신자 사이의 비밀 정보를 쉽게 빼낼 수 있는 위험을 가지고 있다. Wireless communication is a method of transmitting a signal to the air or receiving a signal in the air to perform communication. An unauthorized third party is located in proximity to the receiver and transmits to the receiver because it uses an open medium called air. If you know the coding method of, there is a risk of eavesdropping the secret information between the receiver and the sender by tapping the transmission signal.

이렇게 송신자와 수신자가 통신을 수행하는 과정에서, 허락받지 않은 제3자가 송신자와 수신자 사이에서 송수신되는 데이터를 도청하는 통신 모델은 위너(Wyner)에 의해 처음으로 연구되었다. In the course of the communication between the sender and the receiver, a communication model in which unauthorized third parties eavesdrop data transmitted and received between the sender and the receiver was first studied by Wyner.

도 1을 참고로 도청 통신 시스템을 보다 구체적으로 살펴보면, 송신부(10)는 다수의 송신 안테나(11)를 구비하고 있으며, 다수의 송신 안테나(11)를 이용하여 데이터 신호를 수신부(20)로 송신한다. 송신부(10)는 데이터 신호를 대기 즉, 무선 채널을 통해 수신부(20)로 송신하며, 송신된 데이터 신호는 송신부(10)와 수신부(20) 사이에 존재하는 방해 대상에 의해 반사되어 서로 다른 경로로 페이딩되어 수신부 안테나(21)에 의해 수신된다. 수신부(20)는 다수의 수신 안테나(21)를 구비하며, 서로 다른 경로로 페이딩되어 수신되는 데이터 신호를 다수의 수신 안테나(21)를 이용하여 수신한다. 한편, 데이터 신호의 송신 범위에 위치하는 도청 수신부(30)는 송신부(10)로부터 송신되는 데이터 신호를 도청 안테나(31)를 이용하여 수신한다. Referring to FIG. 1, the eavesdropping communication system will be described in more detail. The transmitter 10 includes a plurality of transmit antennas 11, and transmits a data signal to the receiver 20 using the plurality of transmit antennas 11. do. The transmitter 10 transmits a data signal to the receiver 20 through the air, i.e., a wireless channel, and the transmitted data signal is reflected by a disturbance object existing between the transmitter 10 and the receiver 20 to be different from each other. Is faded to and received by the receiver antenna 21. The receiving unit 20 includes a plurality of receiving antennas 21 and receives data signals received by fading in different paths using the plurality of receiving antennas 21. On the other hand, the tapping receiver 30 located in the transmission range of the data signal receives the data signal transmitted from the transmitter 10 using the tapping antenna 31.

도 2를 참고로 도청 통신 모델을 보다 구체적으로 살펴보면, 송신부의 부호화기(40)는 데이터 소스(Uk)를 입력받아 부호화 데이터(Xn)을 생성하고, 생성한 부호화 데이터(Xn)를 주 채널(50)을 통해 수신부로 송신한다. 수신부의 복호화기(60)는 주 채널(50)을 통해 부호화된 데이터 신호(Yk)을 수신하고 수신한 데이터 신호(Yk)를 복호화하여 복원 신호(Vk)를 생성한다. 한편, 수신부에서 수신한 데이터 신호(Yk)는 도청 채널(70)을 통해 허락받지 않은 제3자에 의해 도청된다.Referring to FIG. 2, the eavesdropping communication model will be described in more detail. The encoder 40 of the transmitter receives a data source U k to generate encoded data X n , and generates encoded data X n . Transmit to the receiver via channel 50. The decoder 60 of the receiver receives the encoded data signal Y k through the main channel 50 and decodes the received data signal Y k to generate a reconstruction signal V k . On the other hand, the data signal (Y k ) received by the receiver is intercepted by an unauthorized third party through the eavesdropping channel 70.

무선 통신에서 사용자의 가장 중요한 관심 중에 하나는 수신자와 송신자 사이에서 송수신되는 데이터를 허락받지 않은 제3자가 도청하지 못하도록 하는 것이다. 따라서 각각 정해진 채널 용량을 가지는 주 채널(50)과 도청 채널(70)에서 수신자가 데이터 신호를 도청자에 의해 도청되지 않고 수신할 수 있는 조건에 대해 관심을 가지게 된다. 여기서 채널 용량이란 데이터가 에러없이 채널을 통해 상대방으로 송신되는 최대 속도, 즉 사용된 전송 매체가 수요할 수 있는 정보 송신 능력을 의미하며 안정 용량이란 데이터가 제3자의 도청없이 주 채널을 통해 허락된 수신자로 송신되는 최대 속도를 의미한다. 즉, 안정용량이란 주 채널의 채널 용량에서 도청 채널의 채널 용량을 뺀 값으로 계산된다.One of the user's most important concerns in wireless communication is to prevent unauthorized third parties from intercepting data sent and received between the receiver and the sender. Therefore, the primary channel 50 and the eavesdropping channel 70 each having a predetermined channel capacity are interested in the conditions under which the receiver can receive the data signal without being eavesdropped by the eavesdropper. Here, the channel capacity means the maximum speed at which data is transmitted to the other party through the channel without error, that is, the ability to transmit information that the transmission medium used can demand. The stable capacity means that data is allowed through the main channel without eavesdropping by third parties. Maximum speed sent to the receiver. That is, the stable capacity is calculated as the channel capacity of the main channel minus the channel capacity of the eavesdropping channel.

지금까지 다양한 무선 통신 모델에서 안전 용량을 계산하는 다양한 방법에 대해 연구되어 왔다. 예를 들어 레웅(Leung)과 헬만(Hellman)은 백색 잡음(Additive White Gaussian Noise) 채널에서 안전 용량을 계산하기 위한 통신 모델을 제시하였으며, 엘-가말(El-Gamal)은 레일레이 페이딩(Rayleigh fading) 채널에서 안전 용량을 계산하기 위한 통신 모델을 제시하였다.Until now, various methods for calculating the safe capacity in various wireless communication models have been studied. Leung and Hellman, for example, presented a communication model for calculating safe capacitance in Additive White Gaussian Noise channels, and El-Gamal for Rayleigh fading. ) A communication model for calculating the safe capacity in the channel is presented.

한편, 가운시안 다중입력 다중출력(MIMO) 채널에 대한 안전 용량을 계산하기 위한 통신 모델이 제시되고 있지만, 벡터로 표현되는 다중입력 다중출력(MIMO) 채널에서 안전 용량을 직접 계산하기란 곤란하며 상당한 계산량을 요구한다. 따라서, 안전 용량의 상한값을 예측하여 가우시안 다중입력 다중출력(MIMO) 채널의 안전 용량을 대략적으로 계산한다. 그러한 안전 용량의 상한값을 예측하기 위해서도 많은 연산량이 필요하며, 예측한 안전 용량의 상한값은 가우시안 다중입력 다중출력(MIMO) 채널이 가질 수 있는 안전 용량의 상한값일 뿐이기 때문에 정확한 안전 용량을 알 수 없다는 문제점을 가진다.On the other hand, although a communication model has been proposed for calculating the safety capacity for a MISC channel, it is difficult and difficult to directly calculate the safety capacity in a MIMO channel represented by a vector. Ask for the amount of calculation. Therefore, the upper limit of the safe capacitance is predicted to roughly calculate the safe capacitance of the Gaussian multiple input multiple output (MIMO) channel. A large amount of computation is required to predict the upper limit of such a safe capacity, and the accurate safe capacity cannot be known because the estimated safe capacity is only an upper limit of the safe capacity that a Gaussian multiple input multiple output (MIMO) channel can have. I have a problem.

따라서 본 발명은 위에서 언급한 종래 가우시안 다중입력 다중출력 채널의 안전 용량을 계산하는 방법이 가지는 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 적은 연산량으로 가우시안 다중입력 다중출력 채널의 안전 용량을 계산하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention is to solve the problems of the method of calculating the safety capacity of the conventional Gaussian multi-input multi-output channel mentioned above, the object of the present invention is to achieve a safety capacity of the Gaussian multi-input multiple output channel with a small amount of calculation It is to provide a way to calculate.

본 발명이 이루고자 다른 목적은 가우시안 다중입력 다중출력 채널의 안전 용량을 정확하게 계산하는 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for accurately calculating the safety capacity of a Gaussian multiple input multiple output channel.

본 발명에 따른 가우시안 다중입력 다중출력 채널의 안전 용량을 계산하는 방법은 다중입력 다중출력 가우시안 채널을 다수의 단일입력 다중출력(Single Input Multiple Output:SIMO) 채널로 분할하는 단계와, 분할한 다수의 단일입력 다중출력 채널을 각각 스칼라 채널로 변형하는 단계와, 스칼라 채널의 주 통신채널 파라미터와 도청 통신채널 파라미터를 이용하여 다수의 단일입력 다중출력 채널 각각의 안전 용량을 계산하는 단계 및 계산한 다수의 단일입력 다중출력 채널 각각의 안전 용량을 서로 합산하여 다중입력 다중출력 가우시안 채널의 안전 용량을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, a method for calculating a safety capacity of a Gaussian multiple input multiple output channel includes dividing a multiple input multiple output Gaussian channel into a plurality of single input multiple output (SIMO) channels, and Transforming each single input multiple output channel into a scalar channel, calculating safety capacity of each of the multiple single input multiple output channels using the primary communication channel parameter and the eavesdropping communication channel parameter of the scalar channel, And calculating the safe capacitance of the multi-input multiple output Gaussian channel by summing up the safe capacitances of each of the single input multiple output channels.

바람직하게, 단일입력 다중출력 채널의 주 통신채널과 도청 통신채널은 각각 스칼라 인자를 곱하여 스칼라 채널로 변형되는 것을 특징한다.Preferably, the main communication channel and the tapping communication channel of the single input multiple output channel are transformed into a scalar channel by multiplying the scalar factor.

본 발명에 따른 다중입력 다중출력 가우시안 채널의 안전 용량을 계산하는 방법은 다중입력 다중출력 채널을 다수의 단일입력 다중출력 채널로 분할하고 분할한 각각의 단일입력 다중출력 채널을 스칼라 채널로 변형하여 각 단일입력 다중출력 채널의 채널 이득 파라미터를 계산함으로써, 계산한 채널 이득 파라미터를 이용하여 다중입력 다중출력 가우시안 채널의 안전 용량을 직접 계산할 수 있다.The method for calculating the safety capacity of a multi-input multi-output Gaussian channel according to the present invention divides a multi-input multi-output channel into a plurality of single-input multi-output channels and transforms each of the divided single-input multi-output channels into a scalar channel. By calculating the channel gain parameters of a single-input multi-output channel, it is possible to directly calculate the safety capacity of the multi-input multi-output Gaussian channel using the calculated channel gain parameters.

본 발명에 따른 다중입력 다중출력 가우시안 채널의 안전 용량을 계산하는 방법은 스칼라 값으로 계산한 각 단일입력 다중출력 채널의 채널 이득 파라미터를 이용하여 안전 용량을 계산함으로써, 정확하게 다중입력 다중출력 가우시안 채널의 안전 용량을 계산할 수 있다. According to the present invention, a method for calculating the safety capacity of a multi-input multi-output Gaussian channel is calculated by using the channel gain parameter of each single input multi-output channel calculated as a scalar value, thereby accurately calculating the multi-capacity multi-output Gaussian channel. The safe dose can be calculated.

이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 다중입력 다중출력 가우시안 채널의 안전 용량을 계산하는 방법에 대해 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, a method of calculating a safety capacity of a multi-input multi-output Gaussian channel according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 다중입력 다중출력 가우시안 채널의 안전 용량을 계산하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of calculating a safety capacity of a multi-input multi-output Gaussian channel according to the present invention.

도 3을 참고로 구체적으로 살펴보면, 다중입력 다중출력 가우시안 채널을 다수의 단일입력 다중출력 채널로 분할한다(S1). 실제 다중입력 다중출력 가우시안 채널은 단일입력 다중출력(SIMO) 가우시안 채널이 다수개 혼합되어 있는 통신 모델과 동일하다. 따라서 다중입력 다중출력 가우시안 채널은 다수의 단일입력 다중출력 가우시안 채널로 이루어진 통신 모델로 분석할 수 있다. Specifically, referring to FIG. 3, the multi-input multi-output Gaussian channel is divided into a plurality of single-input multi-output channels (S1). The actual multi-input multi-output Gaussian channel is the same as the communication model in which multiple single-input multi-output (SIMO) Gaussian channels are mixed. Therefore, the multi-input multi-output Gaussian channel can be analyzed by a communication model consisting of a plurality of single-input multi-output Gaussian channels.

본 발명에 따른 통신 시스템에서 송신부는 다수의 송신 안테나를 구비하고 있으며, 수신부와 도청 수신부는 다수의 수신 안테나를 구비하고 있다. 송신부는 다수의 송신 안테나를 이용하여 데이터 신호를 송신하며, 수신부와 도청 수신부는 각각 다수의 수신 안테나를 이용하여 데이터 신호를 수신한다. 다수의 송신 안테나들 중 1개의 송신 안테나에서 송신되는 데이터 신호는 수신부와 도청 수신부에서 다수의 수신 안테나를 통해 수신된다. 단일입력 다중출력 채널 모델의 일 예는, 위에서 설명한 바와 같이 1개의 송신 안테나를 통해 송신된 데이터 신호가 다수의 수신 안테나를 통해 수신되는 채널 모델이다.In the communication system according to the present invention, a transmitting unit includes a plurality of transmitting antennas, and a receiving unit and an eavesdropping receiving unit include a plurality of receiving antennas. The transmitter transmits the data signal using a plurality of transmit antennas, and the receiver and the wiretap receiver respectively receive the data signal using the plurality of receive antennas. Data signals transmitted by one of the plurality of transmit antennas are received by the plurality of receive antennas at the receiver and the eavesdropping receiver. An example of the single input multiple output channel model is a channel model in which data signals transmitted through one transmit antenna are received through a plurality of receive antennas as described above.

도 4는 3개의 송신 안테나와 3개의 수신 안테나를 구비하는 통신 시스템에서 채널 이득 파라미터를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for describing a channel gain parameter in a communication system having three transmit antennas and three receive antennas.

도 4(a)를 참고로 송신 안테나와 수신부의 수신 안테나 사이의 채널 이득 파라미터를 보다 구체적으로 살펴보면, 제1 송신 안테나(at1)을 통해 송신되는 데이터 신호는 수신부의 3개의 수신 안테나(ar1, ar2, ar3)에 의해 각각 수신된다. 제1 송신 안테나(at1)와 제1 수신 안테나(ar1) 사이에서 형성된 제1 통신 채널, 제1 송신 안테나(at1)와 제2 수신 안테나(ar2) 사이에서 형성된 제2 통신 채널, 제1 송신 안테나(at1)와 제3 수신 안테나(ar3) 사이에서 형성된 제3 통신 채널을 통해 송신되는 데이터 신호는 격화(degrade)되며 수신된다. 이와 같이 각 통신 채널에서 격화되는 정도를 나타낸 값을 채널 이득 파라미터(h)로 언급한다. 제1 송신 안테나와 제1 내지 제3 수신 안테나 사이에 형성된 제1 통신 채널 내지 제3 통신 채널의 채널 이득 파라미터(h11, h12, h13) 값은 제1 통신 채널 내지 제3 통신 채널의 상태에 따라 서로 다른 값을 가진다.Referring to FIG. 4 (a), the channel gain parameter between the transmitting antenna and the receiving antenna of the receiving unit is described in more detail. The data signals transmitted through the first transmitting antenna at1 may include three receiving antennas ar1 and ar2 of the receiving unit. , ar3) respectively. A first communication channel formed between the first transmit antenna at1 and the first receive antenna ar1, a second communication channel formed between the first transmit antenna at1 and the second receive antenna ar2, a first transmit antenna The data signal transmitted through the third communication channel formed between the at1 and the third receive antenna ar3 is upgraded and received. The value indicating the degree of intensification in each communication channel is referred to as the channel gain parameter h. The channel gain parameters h 11 , h 12 , and h 13 of the first through third communication channels formed between the first transmit antenna and the first through third receive antennas are determined by the first through third communication channels. Different states have different values.

도 4(b)를 참고로 수신부의 수신 안테나와 도청부의 수신 안테나 사이의 채널 이득 파라미터를 보다 구체적으로 살펴보면, 제1 수신 안테나(ar1)을 통해 송신되는 데이터 신호는 도청부의 3개의 도청 안테나(ae1, ae2, ae3)에 의해 각각 수신된다. 제1 수신 안테나(ar1)와 제1 도청 안테나(ae1) 사이에서 형성된 제1 도청 채널, 제1 수신 안테나(ar1)와 제2 도청 안테나(ae2) 사이에서 형성된 제2 도청 채널, 제1 수신 안테나(ar1)와 제3 도청 안테나(ae3) 사이에서 형성된 제3 도청 채널 을 통해 송신되는 데이터 신호는 격화(degrade)되며 수신된다. 수신 안테나와 도청 안테나 사이에 형성된 제1 도청 채널 내지 제3 도청 채널의 채널 이득 파라미터(g11, g12, g13) 값은 제1 도청 채널 내지 제3 도청 채널의 상태에 따라 서로 다른 값을 가진다.Referring to FIG. 4 (b), the channel gain parameter between the reception antenna of the reception unit and the reception antenna of the eavesdropping unit will be described in more detail. , ae2, ae3). A first eavesdropping channel formed between the first receive antenna ar1 and the first eavesdropping antenna ae1, a second eavesdrop channel formed between the first receive antenna ar1 and the second eavesdropping antenna ae2, a first receive antenna The data signal transmitted through the third tapping channel formed between ar1 and the third tapping antenna ae3 is upgraded and received. The channel gain parameters g 11 , g 12 , and g 13 of the first to third eavesdropping channels formed between the receiving and eavesdropping antennas have different values according to the states of the first to third eavesdropping channels. Have

도 5는 도 4에 설명한 채널 이득 파라미터에 기초한 다중입력 다중출력 가우시안 채널 모델을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram for describing a multi-input multi-output Gaussian channel model based on the channel gain parameter described with reference to FIG. 4.

도 5를 참고로 살펴보면, 다수의 송신 안테나를 구비하는 송신부를 통해 송신된 데이터 신호(X)는 주 채널을 통해 수신부로 수신된다. 수신부에서 수신한 데이터 신호(Y)는 주 채널의 채널 이득 파라미터(H)에 따라 데이터 신호(X)가 격화되고, 주 채널을 통해 송신되는 동안 잡음(N)이 첨가된다. 한편, 도청부에서 도청한 데이터 신호(Z)는 도청 채널의 채널 이득 파라미터(G)에 따라 데이터 신호(Y)가 격화되고, 도청 채널을 통해 송신되는 동안 잡음(W)이 첨가된다.Referring to FIG. 5, a data signal X transmitted through a transmitter having a plurality of transmit antennas is received by a receiver through a main channel. The data signal Y received by the receiver is amplified by the data signal X according to the channel gain parameter H of the main channel, and noise N is added while being transmitted through the main channel. On the other hand, the data signal Z eavesdropped by the eavesdropping section is amplified according to the channel gain parameter G of the eavesdropping channel, and the noise W is added while being transmitted through the eavesdropping channel.

따라서 k슬랏 동안 수신부에서 수신한 데이터 신호와 도청부에서 수신한 데이터 신호는 아래의 수학식(1)과 수학식(2)와 같이 표현된다.Therefore, the data signal received by the receiver during the k-slot and the data signal received by the eavesdropper are represented by Equations (1) and (2) below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112009000370700-pat00001
Figure 112009000370700-pat00001

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112009000370700-pat00002
Figure 112009000370700-pat00002

다중입력 다중출력 가운시안 채널(M)은 다수의 단일입력 다중출력 채널로 분 할할 수 있으며, 다중입력 다중출력 가운시안 채널(M)과 분할한 다수의 단일입력 다중출력 채널들 중 i번째 단일입력 다중출력 채널(Mi)은 각각 아래의 수학식(3)과 수학식(4)와 같이 표현할 수 있다. The multi-input multi-output Ginsian channel (M) can be divided into a plurality of single-input multi-output channels. multiple output channel (M i) can be expressed as equation (3) and equation (4) below, respectively.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112009000370700-pat00003
Figure 112009000370700-pat00003

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112009000370700-pat00004
Figure 112009000370700-pat00004

분할한 다수의 단일입력 다중출력 채널들 중 i번째 단일입력 다중출력 채널에서 주 채널을 통해 수신되는 데이터 신호(Yi[k])와 도청 채널을 통해 수신되는 데이터 신호(Zi[k])는 아래의 수학식(5)와 수학식(6)와 같이 표현할 수 있다.The data signal Y i [k] received through the main channel and the data signal Z i [k] received through the eavesdropping channel in the i-th single input multiple output channel among the divided single input multiple output channels. Can be expressed as Equation (5) and Equation (6) below.

[수학식 5][Equation 5]

Figure 112009000370700-pat00005
Figure 112009000370700-pat00005

[수학식 6]&Quot; (6) "

Figure 112009000370700-pat00006
Figure 112009000370700-pat00006

Figure 112009000370700-pat00007
Figure 112009000370700-pat00007

다시 도 3을 참고로 살펴보면, 분할한 다수의 단일입력 다중출력 채널에 스 칼라 인자를 곱하여 벡터 값의 단일입력 다중출력 채널을 스칼라 값의 단일입력 다중출력 채널로 변형한다(S3). 아래의 수학식(7) 및 수학식(8)과 같이 데이터 신호(Yi[k])의 구성성분을 스칼라 값으로 변형시키기 위한 스칼라 인자(

Figure 112009000370700-pat00008
)를 데이터 신호(Yi[k])의 구성 성분에 곱하여 스칼라 값으로 변형한다. 이하에서 알파벳 대문자는 벡터 값을 알파벳 소문자는 스칼라 값을 의미한다.Referring to FIG. 3 again, a multi-segmented single input multiple output channel is multiplied by a scalar factor to transform a single input multiple output channel of a vector value into a single input multiple output channel of a scalar value (S3). As shown in equations (7) and (8) below, a scalar factor for transforming the components of the data signal Y i [k] into a scalar value (
Figure 112009000370700-pat00008
) Is multiplied by the constituents of the data signal (Y i [k]) and transformed into a scalar value. Hereinafter, the uppercase alphabetic characters mean vector values and the lowercase alphabetic characters mean scalar values.

[수학식 7][Equation 7]

Figure 112009000370700-pat00009
Figure 112009000370700-pat00009

[수학식 8][Equation 8]

Figure 112009000370700-pat00010
Figure 112009000370700-pat00010

한편, 아래의 수학식(9) 및 수학식(10)과 같이 데이터 신호(Zi[k])의 구성 성분을 스칼라 값으로 변형시키기 위한 스칼라 인자(

Figure 112009000370700-pat00011
)를 데이터 신호(Zi[k])의 구성 성분에 곱하여 스칼라 값으로 변형한다.On the other hand, a scalar factor for transforming the components of the data signal Z i [k] into a scalar value, as shown in Equations (9) and (10) below.
Figure 112009000370700-pat00011
) Is multiplied by the constituents of the data signal Z i [k] to transform it into a scalar value.

[수학식 9][Equation 9]

Figure 112009000370700-pat00012
Figure 112009000370700-pat00012

[수학식 10][Equation 10]

Figure 112009000370700-pat00013
Figure 112009000370700-pat00013

상기 수학식(8)과 수학식(10)으로부터 스칼라 값을 가지는 주 통신채널과 도청 통신채널의 채널 이득 파라미터(h,g)를 추출하고(S5), 추출한 주 통신채널과 도청 통신채널의 채널 이득 파라미터(h,g)를 이용하여 분할한 다수의 단일입력 다중출력 채널 각각에서 주 통신의 채널 용량(CMi)과 도청 통신의 채널 용량(CEi)을 아래의 수학식(11)과 수학식(12)를 이용하여 각각 계산한다.The channel gain parameters (h, g) of the main communication channel and the eavesdropping communication channel having a scalar value are extracted (S5) from the equations (8) and (10), and the channels of the extracted main communication channel and the eavesdropping communication channel. The channel capacity (C Mi ) of the main communication and the channel capacity (C Ei ) of the eavesdropping communication in each of the single input multiple output channels divided by the gain parameters (h, g) are expressed by Equation (11) below. Calculate using equation (12), respectively.

[수학식 11][Equation 11]

Figure 112009000370700-pat00014
Figure 112009000370700-pat00014

[수학식 12][Equation 12]

Figure 112009000370700-pat00015
Figure 112009000370700-pat00015

여기서, P는 송신되는 데이터 신호의 송신 전력을 의미한다.Here, P means the transmission power of the data signal to be transmitted.

상기 수학식(11)과 수학식(12)를 통해 계산한 주 통신의 채널 용량과 도청 채널의 채널 용량에 기초하여 각 단일입력 다중출력 채널의 안정 용량(CS)을 계산한다(S7). 다수의 단일입력 다중출력 채널들 중 i번째 단일입력 다중출력 채널의 안정 용량(CSi)는 아래의 수학식(13)과 같이 계산된다.Based on the channel capacity of the main communication and the channel capacity of the eavesdropping channel calculated through Equations (11) and (12), a stable capacity CS of each single input multiple output channel is calculated (S7). The stable capacitance CS i of the i-th single input multiple output channel among the single input multiple output channels is calculated as shown in Equation (13) below.

[수학식 13][Equation 13]

Figure 112009000370700-pat00016
Figure 112009000370700-pat00016

수학식(13)과 같이 다수의 단일입력 다중출력 채널들 모두에 대한 안정 용량을 계산하고, 다수의 단일입력 다중출력 채널들의 안정 용량을 합하여 다중입력 다중출력 가우시안 채널의 안정 용량을 계산한다(S9).As shown in Eq. ).

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 다양한 윈도우 애플리케이션과의 인터페이스 방법과 이를 이용한 검사 의뢰 자동화 방법 및 시스템의 예시적인 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only an exemplary embodiment of an interface method with various window applications and an inspection request automation method and system using the same, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the following claims As claimed in the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.

도 1을 도청 통신 시스템의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating an example of an eavesdropping communication system.

도 2를 도청 통신 모델의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 2 is a diagram for explaining an example of an eavesdropping communication model.

도 3은 본 발명에 따른 다중입력 다중출력 가우시안 채널의 안전 용량을 계산하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of calculating a safety capacity of a multi-input multi-output Gaussian channel according to the present invention.

도 4는 3개의 송신 안테나와 3개의 수신 안테나를 구비하는 통신 시스템에서 채널 이득 파라미터를 설명하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for describing a channel gain parameter in a communication system having three transmit antennas and three receive antennas.

도 5는 도 4에 설명한 채널 이득 파라미터에 기초한 다중입력 다중출력 가우시안 채널 모델을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is a diagram for describing a multi-input multi-output Gaussian channel model based on the channel gain parameter described with reference to FIG. 4.

Claims (4)

다중입력 다중출력(Multiple Input Multiple Output:MIMO) 가우시안 채널의 안전 용량(secrecy capacity)을 계산하는 방법에 있어서,In the multiple input multiple output (MIMO) Gaussian channel calculation method (secrecy capacity), (a) 상기 다중입력 다중출력 가우시안 채널을 다수의 단일입력 다중출력(Single Input Multiple Output:SIMO) 채널로 분할하는 단계;(a) dividing the multiple input multiple output Gaussian channel into a plurality of single input multiple output (SIMO) channels; (b) 상기 분할한 다수의 단일입력 다중출력 채널을 각각 스칼라 채널로 변형하는 단계;(b) transforming the divided plurality of single input multiple output channels into scalar channels; (c) 상기 스칼라 채널의 주 통신채널 파라미터와 도청 통신채널 파라미터를 이용하여 상기 다수의 단일입력 다중출력 채널 각각의 안전 용량을 계산하는 단계; 및(c) calculating a safety capacity of each of the plurality of single input multiple output channels using the primary communication channel parameter and the eavesdropping communication channel parameter of the scalar channel; And (d) 상기 계산한 다수의 단일입력 다중출력 채널 각각의 안전 용량을 서로 합산하여 상기 다중입력 다중출력 가우시안 채널의 안전 용량을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신채널의 안전 용량 계산 방법.(d) calculating the safe capacity of the multi-input multi-output Gaussian channel by summing up the calculated safe capacity of each of the plurality of single input multi-output channels. 제 1 항에 있어서, 상기 다중입력 다중출력 가우시안 채널은 The method of claim 1, wherein the multiple input multiple output Gaussian channel is 주 통신채널과 도청 통신채널로 구성되어 있으며,It consists of the main communication channel and tapping communication channel, 상기 다중입력 다중출력 가우시안 채널의 주 통신채널을 통해 수신되는 신호는 아래의 수학식(1)로 표현되며,The signal received through the main communication channel of the multiple input multiple output Gaussian channel is represented by Equation (1) below. [수학식 1][Equation 1]
Figure 112009000370700-pat00017
Figure 112009000370700-pat00017
 상기 다중입력 다중출력 가우시안 채널의 도청 통신채널을 통해 수신되는 신호는 아래의 수학식(2)로 표현되며,The signal received through the tapped communication channel of the multiple input multiple output Gaussian channel is represented by Equation (2) below. [수학식 2][Equation 2]
Figure 112009000370700-pat00018
Figure 112009000370700-pat00018
 여기서 x[k]는 k 슬랏에서 송신되는 신호이고, y[k]는 k 슬랏에서 수신되는 신호이고, n[k]는 주 통신채널을 통해 수신한 신호에 첨가된 잡음 신호이고, w[k]는 도청 통신채널을 통해 수신한 신호에 첨가된 잡음 신호이고, H와 G는 각각 주 통신채널과 도청 통신채널의 채널 이득 파라미터인 것을 특징으로 하는 통신채널의 안전 용량 계산 방법.Where x [k] is the signal transmitted in the k slot, y [k] is the signal received in the k slot, n [k] is the noise signal added to the signal received through the main communication channel, and w [k ] Is a noise signal added to the signal received through the eavesdropping communication channel, H and G are the channel gain parameters of the main communication channel and the eavesdropping communication channel, respectively. 제 2 항에 있어서, The method of claim 2, 상기 분할한 다수의 단일입력 다중출력 채널들 중 i번째 단일입력 다중출력 채널의 주 통신채널과 도청 통신채널은 각각 아래의 수학식(3)과 수학식(4)로 표현되며,The main communication channel and the tapping communication channel of the i th single input multiple output channel among the divided single input multiple output channels are represented by Equations (3) and (4), respectively, [수학식 3]&Quot; (3) "
Figure 112009000370700-pat00019
Figure 112009000370700-pat00019
 [수학식 4]&Quot; (4) "
Figure 112009000370700-pat00020
Figure 112009000370700-pat00020
 여기서 xi[k]는 i번째 단일입력 다중출력 채널을 통해 k 슬랏에서 송신되는 신호이고, yi[k]는 i번째 단일입력 다중출력 채널을 통해 k 슬랏에서 수신되는 신호이고, ni[k]는 i번째 단일입력 다중출력 채널의 주 통신채널을 통해 수신한 신호에 첨가된 잡음 신호이고, wi[k]는 i번째 단일입력 다중출력 채널의 도청 통신채널을 통해 수신한 신호에 첨가된 잡음 신호이고, Hi와 Gi는 각각 i번째 단일입력 다중출력 채널의 주 통신채널과 도청 통신채널의 채널 이득 파라미터인 것을 특징으로 하는 통신채널의 안전 용량 계산 방법.Where x i [k] is a signal transmitted in slot k through the i-th single input multiple output channel, y i [k] is a signal received in slot k through the i th single input multiple output channel and n i [ k] is a noise signal added to the signal received through the main communication channel of the i-th single input multiple output channel, and w i [k] is added to the signal received through the eavesdropping communication channel of the i-th single input multiple output channel. And H i and G i are the channel gain parameters of the main communication channel and the eavesdropping communication channel of the i-th single input multiple output channel, respectively. 제 3 항에 있어서, 상기 (b) 단계에서The method of claim 3, wherein in step (b) 상기 단일입력 다중출력 채널의 주 통신채널과 도청 통신채널에 각각 스칼라 인자를 곱하여 상기 단일입력 다중출력 채널을 스칼라로 변형하는 것을 특징으로 하는 통신채널의 안전 용량 계산 방법.And multiplying a main communication channel and an eavesdropping communication channel of the single input multiple output channel by a scalar factor to transform the single input multiple output channel into a scalar.
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