KR101609957B1 - 다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 방법 및 장치 Download PDF

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KR101609957B1
KR101609957B1 KR1020140186514A KR20140186514A KR101609957B1 KR 101609957 B1 KR101609957 B1 KR 101609957B1 KR 1020140186514 A KR1020140186514 A KR 1020140186514A KR 20140186514 A KR20140186514 A KR 20140186514A KR 101609957 B1 KR101609957 B1 KR 101609957B1
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인하대학교 산학협력단
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Abstract

다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 방법 및 장치가 제시된다. 본 발명에서 제안하는 다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 방법은 메시지 신호와 재밍 신호를 영행렬로 초기화하는 단계, 비밀 전송률을 최대화시키기 위한 제1 공분산 행렬을 계산하는 단계, 상기 제1 공분산 행렬을 이용하여 상기 메시지 신호를 계산하는 단계, 비밀 전송률을 최대화시키기 위한 제2 공분산 행렬을 계산하는 단계, 상기 제1 공분산 행렬을 이용하여 상기 재밍 신호를 계산하는 단계, 상기 메시지 신호 및 상기 재밍 신호를 이용하여 도청 시 보안을 유지하면서 메시지를 전송할 수 있는 비밀 전송률을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 방법 및 장치{Method and Apparatus for secret communications in MIMO wiretap systems}
본 발명은 다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
무선 통신 채널의 두 가지 기본적인 특성은 여러 사용자가 동시에 수신 가능하도록 방송(broadcast)이 된다는 것과 여러 무선 전파 신호가 중첩(superposition)이 된다는 것이다. 이러한 특성은 나쁜 의도를 가진 사용자에 의해서 악용될 수 있다. Gaussian MIMO wiretap 채널은 송신자 Alice, 합법적인 수신자 Bob, 그리고 도청하는 사용자 Eve가 각각 다중 안테나를 가지고 있는 채널이다. Wiretap 채널의 secrecy capacity는 Alice가 Bob에게 전송하는 신호 중에 Eve가 해독할 수 없는 데이터 전송률의 최대값으로 정의된다. secrecy capacity를 달성하기 위한 공분산 행렬을 찾는 최적화 문제를 풀어야 secrecy capacity를 구할 수 있다. 하지만, 최적의 공분산 행렬을 이러한 방식으로 찾는 것은 여전히 어렵고, 이 문제가 nonconvex하여 풀기가 어렵다. 공분산 행렬 B를 준 최적의 방식으로 구하는 방법으로는 다음과 같은 것들이 있다.
Alice-Bob 채널이 Alice-Eve 채널보다 좋은 방향만을 선택하고 power allocation하는 방법, Generalized SVD 기반으로 구하는 방법, B가 full rank라는 제한 조건을 두어서 구하는 방법, 교대로 최적화하여 구하는 방법이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다중 안테나 시스템에서 도청하는 사용자가 있을 때에, 도청하는 사용자가 엿듣지 못하게 하면서 통신하기 위한 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 이러한 방식은 무선 이동 통신에 적용할 수 있다. 다중 사용자 채널에서 보안 통신을 위해 달성 가능한 전송률의 최대값인 secrecy capacity는 알려졌으나, 이것을 달성하기 위한 최적의 송신 방식은 아직 구해지지 않았다. 본 발명에서는 최적화 기법을 사용하여 구하는 최적의 송신 방식을 알고리즘으로 제안한다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 방법은 메시지 신호와 재밍 신호를 영행렬로 초기화하는 단계, 비밀 전송률을 최대화시키기 위한 제1 공분산 행렬을 계산하는 단계, 상기 제1 공분산 행렬을 이용하여 상기 메시지 신호를 계산하는 단계, 비밀 전송률을 최대화시키기 위한 제2 공분산 행렬을 계산하는 단계, 상기 제1 공분산 행렬을 이용하여 상기 재밍 신호를 계산하는 단계, 상기 메시지 신호 및 상기 재밍 신호를 이용하여 도청 시 보안을 유지하면서 메시지를 전송할 수 있는 비밀 전송률을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 공분산 행렬을 이용하여 상기 메시지 신호를 계산하는 단계는 상기 재밍 신호를 고정하고, 상기 메시지 신호에 대하여 최적화시킬 수 있다.
상기 제1 공분산 행렬을 이용하여 상기 메시지 신호는 하기식을 이용하여 계산하고,
Figure 112014124676319-pat00001
여기에서 A1는
Figure 112014124676319-pat00002
로 주어질 수 있다.
상기 제2 공분산 행렬을 이용하여 상기 재밍 신호를 계산하는 단계는 상기 메시지 신호를 고정하고, 상기 재밍 신호에 대하여 최적화시킬 수 있다.
상기 제2 공분산 행렬을 이용하여 상기 재밍 신호는 하기 식을 이용하여 계산하고,
Figure 112014124676319-pat00003
여기에서 A2는
Figure 112014124676319-pat00004
로 주어질 수 있다.
상기 메시지 신호 및 상기 재밍 신호를 이용하여 도청 시 보안을 유지하면서 메시지를 전송할 수 있는 비밀 전송률을 계산하는 단계는 상기 비밀 전송률이 수렴할 때까지 반복하여 수행될 수 있다.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 장치는 메시지 신호와 재밍 신호를 영행렬로 초기화하는 초기화부, 비밀 전송률을 최대화시키기 위한 제1 공분산 행렬 및 제2 공분산 행렬을 계산하고, 상기 제1 공분산 행렬 및 상기 상기 제1 공분산 행렬을 이용하여 상기 메시지 신호 및 상기 재밍 신호를 계산하는 재밍 신호 계산부, 상기 메시지 신호 및 상기 재밍 신호를 이용하여 도청 시 보안을 유지하면서 메시지를 전송할 수 있는 비밀 전송률을 계산하는 비밀 전송률을 계산부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 종래 기술에 비하여 더 높은 비밀 전송률을 나타낼 수 있다. 심지어 종래 기술에서 송신기 2가 안테나 2개를 가진 경우보다 제안하는 방법에서 송신기 2가 안테나 1개를 가진 경우가 더 높은 비밀 전송률을 달성함을 확인할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기와 수신기를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 전력에 따른 비밀 전송률을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
다중 사용자 채널에서 보안 통신을 위해 달성 가능한 전송율의 최대값인 비밀 전송률(secrecy capacity)은 알려졌으나, 이것을 달성하기 위한 최적의 송신 방식은 아직 구해지지 않았다. 본 발명에서는 최적화 기법을 사용하여 구하는 최적의 송신 방식을 알고리즘으로 제안한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 방법은 메시지 신호와 재밍 신호를 영행렬로 초기화하는 단계(110), 비밀 전송률을 최대화시키기 위한 제1 공분산 행렬을 계산하는 단계(120), 상기 제1 공분산 행렬을 이용하여 상기 메시지 신호를 계산하는 단계(130), 비밀 전송률을 최대화시키기 위한 제2 공분산 행렬을 계산하는 단계(140), 상기 제1 공분산 행렬을 이용하여 상기 재밍 신호를 계산하는 단계(150), 상기 메시지 신호 및 상기 재밍 신호를 이용하여 도청 시 보안을 유지하면서 메시지를 전송할 수 있는 비밀 전송률을 계산하는 단계(160)를 포함할 수 있다. 먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기 및 수신기를 도 2에 나타내었다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송신기와 수신기를 나타내는 도면이다.
예를 들어, 송신기 1(210)은 메시지를 전송하는 송신기(Alice), 수신기 1(220)은 합법적인 수신기(Bob), 송신기 2(230)는 보안을 돕기 위해 재밍 신호를 내는 송신기(Helper), 수신기 2(240)는 도청하는 수신기(Eve)라고 가정한다. k번째 송신기는 Mk안테나, k번째 수신기는 Nk안테나가 있다고 가정한다. j번째 수신기의 수신신호는 다음과 같다.
Figure 112014124676319-pat00005
수학식1
채널 행렬 Hjk는
Figure 112014124676319-pat00006
행렬이 되고,
Figure 112014124676319-pat00007
는 평균이 0이고 공분산 행렬이 Sk 복소 가우시안(Gaussian) 분포를 갖는다. 이때, 잡음은 평균이 0이고 분산이 1인 가우시안으로 가정한다. 송신기 k의 송신전력은 Pk로 주어져서 공분산 행렬은 tr(Sk) = Pk 와 같은 제한조건을 갖는다.
단계(110)에서, 다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 메시지 신호와 재밍 신호를 영행렬로 초기화할 수 있다. 메시지 신호는 전송하고자 하는 메시지 정보를 담고 있고, 재밍 신호는 도청하는 사용자를 혼란 시키기 위한 신호이다.
앞서 설명한 채널에서 수신기 2인 Eve가 도청을 하는 경우에도 보안을 유지하면서 전송할 수 있는 비밀 전송률(secrecy rate)은 수학식2와 같다.
Figure 112014124676319-pat00008
수학식2
비밀 전송률을 최대화시키기 위한 공분산 행렬은 수학식3을 풀어야 한다.
Figure 112014124676319-pat00009
수학식3
이러한 수학식3은 nonconvex한 문제이므로 풀기가 어렵다. 종래기술에서는 재밍 신호를 구할 때 송신기 1과 수신기 1의 전송률을 유지시키면서 수신기 2의 신호에 최대로 간섭을 주는 방법을 구하였다. 하지만, 이 방법은 준최적화(suboptimal)한 방법이다.
다음으로 단계(120)에서, 비밀 전송률을 최대화시키기 위한 제1 공분산 행렬을 계산하고, 단계(130)에서, 상기 제1 공분산 행렬을 이용하여 상기 메시지 신호를 계산할 수 있다. 이때, 상기 제1 공분산 행렬을 이용하여 상기 메시지 신호를 계산하는 단계는 상기 재밍 신호를 고정하고, 상기 메시지 신호에 대하여 최적화시킬 수 있다.
그리고 단계(140)에서, 비밀 전송률을 최대화시키기 위한 제2 공분산 행렬을 계산하고, 상기 제1 공분산 행렬을 이용하여 상기 재밍 신호를 계산할 수 있다. 메시지 신호 및 재밍 신호를 계산하는 과정을 아래에서 더욱 상세히 설명한다. 이때, 상기 제2 공분산 행렬을 이용하여 상기 재밍 신호를 계산하는 단계는, 상기 메시지 신호를 고정하고, 상기 재밍 신호에 대하여 최적화시킬 수 있다.
본 발명에서는 수학식3의 문제를 푸는 대신에 동일한 효과를 내는 두 가지의 다른 문제들로 나누어서 문제를 푸는 방법을 제안한다. 수학식3은 다음과 같은 두 가지 문제를 푸는 것으로 바꾼다.
Figure 112014124676319-pat00010
수학식4
다시 말해, 제1 공분산 행렬을 이용하여 메시지 신호는 수학식4를 이용하여 계산할 수 있다.
Figure 112014124676319-pat00011
수학식5
다시 말해, 제2 공분산 행렬을 이용하여 재밍 신호는 수학식5를 이용하여 계산할 수 있다.
여기에서 행렬 Ak 는 다음과 같이 주어진다.
Figure 112014124676319-pat00012
수학식6
Figure 112014124676319-pat00013
수학식7
수학식4와 수학식5의 최적화 문제는 모두 convex한 문제가 되어서 쉽게 풀 수 있다. 수학식4를 풀 때에는 S2를 고정하고 S1에 대해서 최적화시키고, 수학식5를 풀 때에는 S1을 고정하고 S2에 대해서 최적화시킨다.
그리고 단계(160)에서, 상기 메시지 신호 및 상기 재밍 신호를 이용하여 도청 시 보안을 유지하면서 메시지를 전송할 수 있는 비밀 전송률을 계산할 수 있다. 이때, 앞서 설명한 과정을 반복해서 비밀 전송률이 수렴할 때까지 진행시킬 수 있다.
앞서 설명한 알고리즘을 요약하면 다음과 같다.
1. S1과 S2를 영행렬로 초기화. R = 0
2. do
3.
Figure 112014124676319-pat00014
4. A1을 수학식6을 이용하여 계산함.
5. 수학식4의 최적화 문제를 풀어 S1을 계산함
6. A2을 수학식7을 이용하여 계산함.
7. 수학식5의 최적화 문제를 풀어 S2를 계산함.
8. 수학식2를 이용하여 R을 계산함.
9.
Figure 112014124676319-pat00015

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 송신 전력에 따른 비밀 전송률을 나타내는 그래프이다.
종래 기술에 따른 방법과 본 발명에서 제안하는 방법을 비교해 보았다. 송신기 1, 수신기 1, 수신기 2가 각각 안테나 4개씩 가지고 있고 (M1 = N1 = N2 = 4), 송신기 2의 안테나를 1개 또는 2개 있다고 하자. (M2 = 1, 2) 송신기 1과 송신기 1의 총 전력의 합을 110으로 유지하면서(다시 말해, P1 + P2 = 110), 송신기 2의 전력을 0~100 의 값으로 바꾸어 보았다.
도 3을 참조하면, 종래 기술에 따른 방법에서 송신기 2의 안테나가 1개인 경우(310)와, 송신기 2의 안테나가 1개인 경우(320)의 송신 전력 P2에 대한 비밀 전송률의 변화를 나타내었다. 그리고, 제안 하는 방법에서 송신기 2의 안테나가 1개인 경우(330)와, 송신기 2의 안테나가 1개인 경우(340)의 송신 전력 P2에 대한 비밀 전송률의 변화를 나타내었다.
도 3에서 가로축은 송신기 2의 송신 전력 P2를 나타내고 세로축은 비밀 전송률을 나타낸다. 종래 기술에 따른 방법에 비해서 본 발명에서 제안하는 방법이 더 높은 비밀 전송률을 나타냄을 확인할 수 있다. 심지어 기존 방법에서 송신기 2가 안테나 2개를 가진 경우보다 제안 방법에서 송신기 2가 안테나 1개를 가진 경우가 더 높은 비밀 전송률을 달성한 것을 확인할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서 제안하는 방법은 종래 기술에 따른 방법보다 더 우월한 비밀 전송률을 갖는 것을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 장치는 초기화부(410), 재밍 신호 계산부(420), 비밀 전송률을 계산부(430)를 포함할 수 있다.
초기화부(410)는 메시지 신호와 재밍 신호를 영행렬로 초기화할 수 있다.
재밍 신호 계산부(420)는 비밀 전송률을 최대화시키기 위한 제1 공분산 행렬 및 제2 공분산 행렬을 계산하고, 상기 제1 공분산 행렬 및 상기 상기 제1 공분산 행렬을 이용하여 상기 메시지 신호 및 상기 재밍 신호를 계산할 수 있다.
재밍 신호 계산부(420)는 제1 공분산 행렬을 이용하여 메시지 신호를 계산할 수 있다. 이때, 재밍 신호를 고정하고, 메시지 신호에 대하여 최적화시킬 수 있다. 또한, 제2 공분산 행렬을 이용하여 재밍 신호를 계산할 수 있다. 그리고 이때, 메시지 신호를 고정하고, 재밍 신호에 대하여 최적화시킬 수 있다.
비밀 전송률을 계산부(430)는 메시지 신호 및 상기 재밍 신호를 이용하여 도청 시 보안을 유지하면서 메시지를 전송할 수 있는 비밀 전송률을 계산할 수 있다. 이때, 비밀 전송률이 수렴할 때까지 반복하여 진행시킬 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (7)

  1. 메시지 신호와 재밍 신호를 영행렬로 초기화하는 단계;
    비밀 전송률을 최대화시키기 위한 제1 공분산 행렬을 계산하는 단계;
    상기 제1 공분산 행렬을 이용하여 상기 메시지 신호를 계산하는 단계;
    비밀 전송률을 최대화시키기 위한 제2 공분산 행렬을 계산하는 단계;
    상기 제2 공분산 행렬을 이용하여 상기 재밍 신호를 계산하는 단계; 및
    상기 메시지 신호 및 상기 재밍 신호를 이용하여 도청 시 보안을 유지하면서 메시지를 전송할 수 있는 비밀 전송률을 계산하는 단계
    를 포함하고,
    상기 메시지 신호는 하기식을 이용하여 계산하고,
    Figure 112015125201090-pat00024

    여기에서 A1는
    Figure 112015125201090-pat00025
    이고,
    Sj는 j번째 수신기의 전송률, Hjk는
    Figure 112015125201090-pat00026
    행렬이고, Nj는 j번째 수신기의 안테나의 수, Mk는 k번째 송신기의 안테나의 수를 나타내고, j = 1, 2이고, k = 1, 2인 것을 특징으로 하는 다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 공분산 행렬을 이용하여 상기 메시지 신호를 계산하는 단계는,
    상기 재밍 신호를 고정하고, 상기 메시지 신호에 대하여 최적화시키는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 공분산 행렬을 이용하여 상기 재밍 신호를 계산하는 단계는,
    상기 메시지 신호를 고정하고, 상기 재밍 신호에 대하여 최적화시키는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 재밍 신호는 하기 식을 이용하여 계산하고,
    Figure 112015125201090-pat00027

    여기에서 A2는
    Figure 112015125201090-pat00028
    이고,
    Sj는 j번째 수신기의 전송률, Hjk는
    Figure 112015125201090-pat00029
    행렬이고, Nj는 j번째 수신기의 안테나의 수, Mk는 k번째 송신기의 안테나의 수, Pk는 k번째 송신기의 전력을 나타내고, j = 1, 2이고, k = 1, 2인 것을 특징으로 하는 다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메시지 신호 및 상기 재밍 신호를 이용하여 도청 시 보안을 유지하면서 메시지를 전송할 수 있는 비밀 전송률을 계산하는 단계는,
    상기 비밀 전송률이 수렴할 때까지 반복하여 수행되는 것을 특징으로 하는 다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 방법.
  7. 메시지 신호와 재밍 신호를 영행렬로 초기화하는 초기화부;
    비밀 전송률을 최대화시키기 위한 제1 공분산 행렬 및 제2 공분산 행렬을 계산하고, 상기 제1 공분산 행렬 및 상기 제2 공분산 행렬을 이용하여 상기 메시지 신호 및 상기 재밍 신호를 계산하는 재밍 신호 계산부; 및
    상기 메시지 신호 및 상기 재밍 신호를 이용하여 도청 시 보안을 유지하면서 메시지를 전송할 수 있는 비밀 전송률을 계산하는 비밀 전송률을 계산부
    를 포함하고,
    상기 메시지 신호는 하기식을 이용하여 계산하고,
    Figure 112015125201090-pat00030

    여기에서 A1는
    Figure 112015125201090-pat00031
    이고,
    Sj는 j번째 수신기의 전송률, Hjk는
    Figure 112015125201090-pat00032
    행렬이고, Nj는 j번째 수신기의 안테나의 수, Mk는 k번째 송신기의 안테나의 수를 나타내고, j = 1, 2이고, k = 1, 2인 것을 특징으로 하는 다중 안테나 시스템의 보안 통신을 위한 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101437296B1 (ko) 2013-12-04 2014-09-02 한국과학기술원 물리계층에서의 메시지 보안 방법 및 이를 이용하는 보안 메시지 송신 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120214402A1 (en) 2011-02-22 2012-08-23 Celeno Communications (Israel) Ltd. Phy-level wireless security
KR101437296B1 (ko) 2013-12-04 2014-09-02 한국과학기술원 물리계층에서의 메시지 보안 방법 및 이를 이용하는 보안 메시지 송신 장치

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