KR101857050B1 - 센싱 장치와 이를 이용한 정보 전송 방법 및 정보 전송 시스템 - Google Patents

센싱 장치와 이를 이용한 정보 전송 방법 및 정보 전송 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 센싱 장치와 이를 이용한 정보 전송 방법 및 정보 전송 시스템을 개시한다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 정보 전송 시스템은, 협력 요청 신호를 전송하고, 상기 협력 요청 신호에 대응하는 협력 응답 신호를 수신하며, 상기 협력 응답 신호를 기반으로 재밍 신호를 생성하고, 센싱 정보를 포함하는 송신 신호를 각각 생성하여 전송하는 제1 센싱 장치; 상기 제1 센싱 장치가 전송하는 송신 신호를 수신하는 정보 수집 장치; 및 상기 제1 센싱 장치 주변에 마련되고, 상기 협력 요청 신호를 수신하며, 상기 협력 요청 신호에 대응하는 상기 협력 응답 신호를 상기 제1 센싱 장치로 전송하는 적어도 하나의 제2 센싱 장치를 포함하고, 상기 협력 응답 신호는, 상기 제2 센싱 장치에서 상기 정보 수집 장치까지의 채널 정보 및 상기 제1 센싱 장치와 제2 센싱 장치 간에 기 공유된 랜덤 신호 발생기 시드를 포함한다.

Description

센싱 장치와 이를 이용한 정보 전송 방법 및 정보 전송 시스템{SENSING DEVCIE AND METHOD AND SYSTEM FOR INFORMATING TRNASFER THEROF}
본 발명은 무선 네트워크 보안 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센싱 장치와 이를 이용한 정보 전송 방법 및 정보 전송 시스템에 관한 것이다.
최근 사물인터넷 기술의 사용이 증가하면서 단일 안테나를 구비한 센서를 이용하여 정보를 수집하는 무선 센서 네트워크가 증가하고 있다. 무선 센서 네트워크에서 센서가 수집하고 전송하는 센싱 정보는 공공성이 강한 데이터를 갖는 경우가 많다.
일반적으로, 무선 센서 네트워크에 사용되는 센서의 경우, 저렴한 비용으로 생산되기 때문에 다수의 안테나를 구비하기 어렵고, 그에 따라 단일 안테나를 구비하는 경우가 대부분이다.
단일 안테나를 갖는 센서가 전송하는 센싱 정보는 주변에 도청 장치에 의해 센싱 정보를 도청당할 확률이 높고, 그에 따라 공공성이 강한 데이터를 외부에서 도청하는 경우가 빈번히 발생하는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허10-1532748호(2015.06.24)
본 발명의 실시예는 단일 안테나를 갖는 센싱 장치들 간에 협력을 통해 재밍 신호를 전송함으로써, 센싱 정보가 외부에 노출되지 않도록 하는 센싱 장치와 이를 이용한 정보 전송 방법 및 정보 전송 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 정보 전송 시스템은, 협력 요청 신호를 전송하고, 상기 협력 요청 신호에 대응하는 협력 응답 신호를 수신하며, 상기 협력 응답 신호를 기반으로 재밍(jamming) 신호를 생성하고, 센싱 정보를 포함하는 송신 신호를 각각 생성하여 전송하는 제1 센싱 장치; 상기 제1 센싱 장치가 전송하는 송신 신호를 수신하는 정보 수집 장치; 및 상기 제1 센싱 장치 주변에 마련되고, 상기 협력 요청 신호를 수신하며, 상기 협력 요청 신호에 대응하는 상기 협력 응답 신호를 상기 제1 센싱 장치로 전송하는 적어도 하나의 제2 센싱 장치를 포함하고, 상기 협력 응답 신호는, 상기 제2 센싱 장치에서 상기 정보 수집 장치까지의 채널 정보 및 상기 제1 센싱 장치와 제2 센싱 장치 간에 기 공유된 랜덤 신호 발생기 시드를 포함한다.
상기 제1 센싱 장치는, 상기 제1 센싱 장치부터 상기 정보 수집 장치까지의 채널 정보 및 상기 제2 센싱 장치부터 상기 정보 수집 장치까지의 상기 채널 정보를 하기의 수학식 1의 제1 채널 행렬(H)로 정의하고, 상기 기 공유된 랜덤 신호 발생기 시드를 이용하여 재밍 신호에 사용될 빔포밍 계수를 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112016089007926-pat00001
여기서,
Figure 112016089007926-pat00002
은 상기 제1 센싱 장치에서 상기 정보 수집 장치까지의 채널 정보,
Figure 112016089007926-pat00003
는 제2 센싱 장치에서 상기 정보 수집 장치까지의 채널 정보를 의미함.
상기 제1 센싱 장치는, 상기 재밍 신호를 전송하는데 사용하기 위한 빔포밍 벡터(v)를 수학식 2와 같이 정의할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112016089007926-pat00004
여기서,
Figure 112016089007926-pat00005
은 제1 센싱 장치의 빔포밍 계수, 1은 제2 센싱 장치의 빔포밍 계수를 의미함.
상기 제1 센싱 장치는, 하기의 수학식 3을 만족시키는 상기 제1 센싱 장치의 빔포밍 계수(
Figure 112016089007926-pat00006
)를 산출할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112016089007926-pat00007
상기 제1 센싱 장치는, 상기 재밍 신호 및 상기 송신 신호를 포함하는 통합 신호를 단일 안테나를 통해 전송하고, 상기 통합 신호(
Figure 112016089007926-pat00008
)는, 하기 수학식 4를 통해 생성될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112016089007926-pat00009
여기서,
Figure 112016089007926-pat00010
는 상기 제1 센싱 장치의 센싱 정보(s)의 전력을 조절하기 위한 상수, p는 재밍 신호를 의미함.
상기 정보 수집 장치는, 상기 제1 센싱 장치에서 전송되는 통합 신호와 상기 제2 센싱 장치에서 전송되는 재밍 신호에 따라 하기의 수학식 5의 신호를 수신할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112016089007926-pat00011
여기서, n은 수신 잡음을 의미하고,
Figure 112016089007926-pat00012
는 상기 수학식 3에 의해
Figure 112016089007926-pat00013
로 나타냄.
상기 정보 전송 시스템은, 상기 제1 센싱 장치 및 상기 제2 센싱 장치로부터 수학식 6을 수신하는 도청 장치를 더 포함할 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112016089007926-pat00014
여기서, G는 제2 채널 행렬로 상기 센싱 장치에서 상기 도청 장치까지의 채널 정보 및 상기 인접한 센싱 장치에서 상기 도청 장치까지의 채널 정보(g2)를 이용하여 정의되는 1x2의 행렬(구체적으로,
Figure 112016089007926-pat00015
)을 의미함.
상기 제1 센싱 장치는, 상기 송신 신호 및 상기 재밍 신호의 전송 시, 상기 정보 수집 장치에서 상기 송신 신호의 SINR(signal to interference plus noise ratio)이 기 설정된 값 이상을 유지하도록 상기 재밍 신호의 빔포밍 계수를 산출할 수 있다.
상기 제2 센싱 장치는, 상기 제1 센싱 장치와 동일한 재밍 신호를 생성하고, 상기 제1 센싱 장치가 재밍 신호를 전송하는 동안 재밍 신호를 전송할 수 있다.
상기 제2 센싱 장치는, 상기 제1 센싱 장치로부터 협력 요청 신호가 수신되는 경우, 상기 제2 센싱 장치의 배터리 잔여 정도, 정보 전송 로드 및 네트워크 트래픽 중 적어도 하나를 확인하여 협력 가능 여부를 판단하고, 상기 제1 센싱 장치로 협력 응답 신호를 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 하나 이상의 프로세서들; 메모리; 및 하나 이상의 프로그램들을 포함하고, 단일 안테나를 이용해 센싱 정보를 전송하는 장치이고, 상기 하나 이상의 프로그램들은 상기 메모리에 저장되고, 상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되도록 구성되며, 상기 하나 이상의 프로그램들은, 협력 요청 신호를 전송하는 명령; 상기 협력 요청 신호에 대응하는 협력 응답 신호를 수신하고, 상기 협력 응답 신호를 기반으로 재밍 신호를 생성하는 명령; 및 센싱 정보를 포함하는 송신 신호를 생성하는 명령을 포함하고, 상기 협력 응답 신호는, 제2 센싱 장치에서 상기 정보 수집 장치까지의 채널 정보 및 상기 제1 센싱 장치와 상기 제2 센싱 장치 간에 기 공유된 랜덤 신호 발생기 시드를 포함한다.
상기 재밍 신호를 생성하는 명령은, 상기 송신 신호 및 상기 재밍 신호의 전송 시, 상기 정보 수집 장치에서 상기 송신 신호의 SINR(signal to interference plus noise ratio)이 기 설정된 값 이상을 유지하도록 상기 재밍 신호의 빔포밍 계수를 산출하는 명령을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는, 하나 이상의 프로세서들; 메모리; 및 하나 이상의 프로그램들을 포함하고, 단일 안테나를 이용해 재밍 신호를 전송하는 장치이고, 상기 하나 이상의 프로그램들은 상기 메모리에 저장되고, 상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되도록 구성되며, 상기 하나 이상의 프로그램들은, 인접한 하나 이상의 센싱 장치로부터 협력 요청 신호를 수신하는 명령; 상기 수신된 협력 요청 신호에 따라 협력 가능 여부를 확인하고, 장치에서 상기 정보 수집 장치까지의 채널 정보를 포함하는 협력 응답 신호를 생성하여, 상기 생성한 협력 응답 신호를 상기 센싱 장치로 전송하는 명령; 및 상기 센싱 장치에서 산출된 빔포밍 계수에 따라 재밍 신호를 생성하고, 상기 생성한 재밍 신호를 정보 수집 장치로 전송하는 명령을 포함한다.
상기 재밍 신호를 생성하여 전송하는 명령은, 상기 센싱 장치와 동일한 재밍 신호를 생성하고, 상기 센싱 장치가 재밍 신호를 전송하는 동안 재밍 신호를 전송하는 명령을 더 포함할 수 있다.
상기 협력 가능 여부를 확인하여 협력 응답 신호를 전송하는 명령은, 상기 센싱 장치로부터 협력 요청 신호가 수신되는 경우, 상기 장치의 배터리 잔여 정도, 정보 전송 로드 및 네트워크 트래픽 중 적어도 하나를 확인하여 협력 가능 여부를 판단하고, 상기 센싱 장치로 협력 응답 신호를 전송하는 명령을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 전송 방법은, 제1 센싱 장치가, 협력 요청 신호를 전송하는 단계; 상기 제1 센싱 장치가, 상기 협력 요청 신호에 대응하는 협력 응답 신호를 수신하고, 상기 협력 응답 신호를 기반으로 재밍 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제1 센싱 장치가, 센싱 정보를 포함하는 송신 신호를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 협력 응답 신호는, 제2 센싱 장치에서 상기 정보 수집 장치까지의 채널 정보 및 상기 제1 센싱 장치와 상기 제2 센싱 장치 간에 기 공유된 랜덤 신호 발생기 시드를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 단일 안테나를 갖는 센싱 장치들 간의 협력을 통해 재밍 신호를 전송하도록 함으로써, 외부의 도청 장치에서 센싱 장치가 전송하는 센싱 정보를 도청하지 못하도록 할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템의 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 장치의 구성도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 정보 전송 방법의 흐름도
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 센싱 정보 전송 방법의 흐름도
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 센싱 정보 전송 방법의 흐름도
도 6은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예들을 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다. 또한 본 명세서에 있어서, 2 이상의 데이터 또는 정보가 "관련"된다는 것은 하나의 데이터(또는 정보)를 획득하면, 그에 기초하여 다른 데이터(또는 정보)의 적어도 일부를 획득할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템(100)은 복수개의 센싱 장치(102) 및 정보 수집 장치(104)를 포함할 수 있다.
무선 센서 네트워크 시스템(100)은 사용자가 센싱 장치(102)를 설치한 위치에서 센싱 장치(102)가 센싱한 센싱 정보(예를 들어, 온도, 습도, 진동 등과 같은 주변 상황 정보) 등을 정보 수집 장치(104)로 전송하는 통신 네트워크를 의미할 수 있다. 센싱 장치(102)는 무선 네트워크를 통해 센싱 정보를 정보 수집 장치(104)로 전송할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템(100)은 센싱 장치(102)가 정보 수집 장치(104)로 센싱 정보를 전송할 때에, 도청 장치(106)가 상기 센싱 장치(102)의 센싱 정보를 도청하는 것으로 설명하도록 한다.
센싱 장치(102)는 센싱 장치(102)가 설치된 위치에서 주변 상황 정보를 센싱하고, 상기 센싱한 센싱 정보를 정보 수집 장치(104)로 전송할 수 있다. 구체적으로, 센싱 장치(102)는 센싱 장치(102)가 설치된 위치의 온도, 습도 및 진동 등과 같은 주변 상황 정보를 센싱하여 센싱 정보를 생성할 수 있다.
센싱 장치(102)는 센싱 장치(102)에 마련된 단일 안테나를 이용하여 상기 센싱 정보를 정보 수집 장치(104)로 전송할 수 있다. 구체적으로, 센싱 장치(102)는 센싱 정보를 정보 수집 장치(104)로 전송할 때, 도청 장치(106)로부터의 도청을 방지하기 위하여 인접한 다른 센싱 장치와 협력하여 재밍(jamming) 신호를 전송한다. 여기서, 재밍 신호란, 도청 장치(106)가 정보 수집 장치(104)로 전송되는 센싱 정보를 도청하지 못하도록 도청 장치(106)의 신호 수신을 방해하는 신호를 의미할 수 있다. 이하에서는, 제1 센싱 장치(102-1)가 정보 수집 장치(104)로 센싱 정보를 전송하는 것으로 설명하도록 한다.
센싱 정보를 생성하여 정보 수집 장치(104)로 전송하고자 하는 제1 센싱 장치(102-1)는 정보 수집 장치(104)로 센싱 정보를 전송하기 위하여 인접한 다른 센싱 장치(102-2, 102-3)에 협력 요청 신호를 전송할 수 있다. 여기서, 협력 요청 신호란 제1 센싱 장치(102-1)가 정보 수집 장치(104)로 센싱 정보를 전송할 때, 도청 장치(106)의 도청을 방지하기 위한 재밍 신호의 전송을 요청하기 위한 신호를 의미할 수 있다.
제1 센싱 장치(102-1)에 인접하여 제1 센싱 장치(102-1)로부터 협력 요청 신호를 수신한 다른 센싱 장치(예를 들어, 제2 센싱 장치(102-2) 및 제3 센싱 장치(102-3))는 상기 협력 요청 신호를 수신함에 따라 협력이 가능한지 여부를 확인할 수 있다. 구체적으로, 제2 센싱 장치(102-2) 및 제3 센싱 장치(102-3)는 상기 협력 요청 신호가 수신된 시점에서 배터리 잔여 정도, 정보 전송 로드, 네트워크 트래픽 등을 확인하여 협력이 가능한지 여부를 확인할 수 있다. 제2 센싱 장치(102-2) 및 제3 센싱 장치(102-3)는 협력이 가능 여부를 확인한 뒤, 협력 가능 여부를 포함하는 협력 응답 신호를 제1 센싱 장치(102-1)로 전송할 수 있다. 만약, 제2 센싱 장치(102-2) 및 제3 센싱 장치(102-3)가 제1 센싱 장치(102-1)에 협력이 가능한 경우, 제2 센싱 장치(102-2) 및 제3 센싱 장치(102-3)는 상기 협력 응답 신호에 각 센싱 장치(구체적으로, 제2 센싱 장치(102-2) 및 제3 센싱 장치(102-3)의 채널 정보 및 재밍 신호 생성 기초 정보(예를 들어, 복수의 센싱 장치(102)들이 공유하고 있는 랜덤 신호 발생기의 시드) 등을 포함하여 제1 센싱 장치(102-1)로 전송할 수 있다. 여기서, 채널 정보란 각 센싱 장치(102)에서 정보 수집 장치(104)까지의 신호 전송을 위한 채널에서 발생되는 왜곡 정도를 표현한 값을 포함할 수 있다.
제1 센싱 장치(102-1)는 인접한 센싱 장치들(102-2, 102-3) 중, 협력 가능한 센싱 장치가 있는지 여부를 확인할 수 있다. 구체적으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 인접한 위치에 있는 제2 센싱 장치(102-2) 및 제3 센싱 장치(102-3)으로부터 수신된 협력 응답 신호를 확인하여 협력 가능한 센싱 장치가 있는지 여부를 확인할 수 있다.
인접한 센싱 장치 중 협력 가능한 센싱 장치가 있는 경우, 제1 센싱 장치(102-1)는 재밍 신호 전송에 사용하기 위한 빔포밍 계수를 산출할 수 있다. 구체적으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 제1 센싱 장치(102-1)의 제1 채널 정보(h1), 협력 가능한 센싱 장치로부터 수신한 협력 응답 신호에 포함된 제2 채널 정보(h2) 및 재밍 신호 생성 기초 정보를 이용하여 재밍 신호 전송에 사용하기 위한 빔포밍 계수를 산출할 수 있다.
제1 센싱 장치(102-1)는 인접한 다른 센싱 장치와 협력하여 재밍 신호를 빔포밍하여 전송함으로써, 재밍 신호가 정보 수집 장치(104)에 도달하지 않고, 도청 장치(106)에만 도달하도록 할 수 있다.
먼저, 제1 센싱 장치(102-1)는 제1 채널 정보(h1) 및 제2 채널 정보(h2)를 이용하여 하기의 수학식 1과 같은 1x2의 제1 채널 행렬(H)을 생성할 수 있다.
Figure 112016089007926-pat00016
제1 센싱 장치(102-1)는 제1 센싱 장치(102-1) 및 제2 센싱 장치(102-2)의 빔포밍 계수를 하기의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다. 제1 센싱 장치(102-1) 및 제2 센싱 장치(102-1)는 공유된 재밍 신호 생성 기초 정보(예를 들어, 복수의 센싱 장치(102)들이 공유하고 있는 랜덤 신호 발생기의 시드)에 따라 같은 재밍 신호를 전송하게 되는데, 각 센싱 장치(102-1, 102-2)는 각 전송 신호를 빔포밍하여 보내게 된다. 이때, 빔포밍 벡터(v)는 하기의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112016089007926-pat00017
여기서, v1은 제1 센싱 장치(102-1)에서 사용하는 제1 빔포밍 계수이고, 1은 제2 센싱 장치(102-2)에서 사용하는 제2 빔포밍 계수로 제2 센싱 장치(102-2)는 송신 신호를 그대로 전송하는 것을 의미할 수 있다. 여기서는, 제2 센싱 장치(102-2)의 빔포밍 계수가 1인 것으로 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 센싱 장치(102-2)의 빔포밍 계수는 다른 상수(예를 들어, v2)로 설정될 수도 있다. 이 경우, 빔포밍 벡터 v는 상수(c)가 곱해진 형태일 수 있다. 이때, 상수(c)는 제2 센싱 장치(102-2)의 빔포밍 계수(즉, v2)의 역수(즉, 1/ v2)로 설정되어, v2가 1이 되도록 할 수 있다.
제1 센싱 장치(102-1)는 하기의 수학식 3을 만족시키는 제1 빔포밍 계수(v1) 산출할 수 있다.
Figure 112016089007926-pat00018
제1 센싱 장치(102-1)와 제2 센싱 장치(102-2)는 재밍신호(p)를 전송할 때, 각각 상기 수학식 2의 빔포밍 벡터(v)의 빔포밍 계수(v1 및 v2(여기서는 1))를 곱하고, 각각의 채널(h1 및 h2)을 통해 전송할 수 있다. 따라서, 정보 수집 장치(104)에서 수신되는 재밍 신호는 h1*v1*a+h2*1*a가 되게 된다. 이때, 정보 수집 장치(104)는 상기 수학식 3이 0을 만족하면, 재밍 신호가 도달하지 않게 될 수 있다.
즉, 제1 센싱 장치(102-1)는 수학식 3을 만족하는 제1 빔포밍 계수(v1)를 이용하여 빔포밍 함으로써, 정보 수집 장치(104)에는 재밍 신호가 도달하지 않도록 할 수 있다. 이때, 재밍 신호는 제1 센싱 장치(102-1) 및 제2 센싱 장치(102-2)가 공유하고 있는 랜덤 신호 발생기의 시드를 이용하여 생성하기 때문에, 제1 센싱 장치(102-1) 및 제2 센싱 장치(102-2)는 같은 재밍 신호를 전송할 수 있다.
제1 센싱 장치(102-1)는 정보 수집 장치(104)에 센싱 정보(s) 및 빔포밍된 재밍 신호를 동시에 전송하기 위하여 하기의 수학식 4를 통해 제1 통합 신호(x1)를 생성할 수 있다.
Figure 112016089007926-pat00019
여기서, α는 센싱 정보(s)의 전력을 조절하기 위한 상수를 의미할 수 있고, p는 재밍 신호를 의미할 수 있다.
즉, 제1 센싱 장치(102-1)는 센싱 정보(s)에 상수 α를 곱함으로써, 센싱 정보(s)와 재밍 신호 사이의 전력을 조절할 수 있고, 이를 통해 물리 계층 보안의 성능을 조절할 수 있다.
이때, 제2 센싱 장치(102-2)에서 전송하는 제2 통합 신호(x2)는 하기의 수학식 5와 같을 수 있다.
Figure 112016089007926-pat00020
상기 수학식 1 내지 수학식 5를 통해 정보 수집 장치(104)에서 수신되는 수신 신호(y)는 하기의 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112016089007926-pat00021
여기서, n은 수신 잡음을 의미할 수 있다.
이때, 수학식 6의,
Figure 112016089007926-pat00022
는 상기 수학식 3에 의해
Figure 112016089007926-pat00023
로 나타낼 수 있다.
만약, 무선 센서 네트워크 시스템(100)에 도청 장치(106)가 존재하는 경우, 도청 장치(106)에서 수신되는 도청 수신 신호는 하기의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112016089007926-pat00024
여기서, G는 제2 채널 행렬로 제1 센싱 장치(102-1)에서 도청 장치(106)까지의 제3 채널 정보(g1) 및 제2 센싱 장치(102-2)에서 도청 장치(106)까지의 제4 채널 정보(g2)를 이용하여 1x2의 행렬(구체적으로,
Figure 112016089007926-pat00025
)을 의미할 수 있다.
정보 수집 장치(104)에서 수신되는 수신 신호(y)와 도청 장치(106)에서 수신되는 도청 수신 신호(y')를 비교하면, 도청 장치(106)에서 수신되는 도청 수신 신호(y')는 수신 신호(y)와 달리 재밍 신호가 사라지지 않고 간섭으로 남아 있음을 알 수 있다.
제1 센싱 장치(102-1)는 센싱 정보를 전방향으로 송신하지만, 제1 센싱 장치(102-1)와 제2 센싱 장치(102-2)에서 전송되는 재밍 신호는 상기와 같은 방법으로 산출된 빔포밍 계수를 통해 방향성을 갖고 전송될 수 있다.
이를 통해, 무선 센서 네트워크 시스템(100)의 정보 수집 장치(104)는 재밍 신호의 영향을 받지 않게 되어 SINR(signal to interference plus noise ratio)을 유지할 수 있게 되는 반면, 도청 장치(106)는 재밍 신호에 의해 SINR 저하가 발생하여 도청하고자 하는 신호(즉, 제1 센싱 장치(102-1)의 센싱 정보)를 복조 및 복호화 할 수 없게 됨으로써, 무선 센서 네트워크 시스템(100)의 물리 계층 보안이 높아지게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 장치의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 장치(102)는 통신부(112), 정보 수집부(114), 협력 노드 확인부(116), 빔포밍 계수 산출부(118), 재밍 신호 생성부(120), 센싱 정보 생성부(122), 송신 신호 생성부(124) 및 저장부(126)를 포함할 수 있다.
통신부(112)는 인접한 다른 센싱 장치들 및 정보 수집 장치(104)와 통신을 할 수 있다. 구체적으로, 통신부(112)는 센싱 장치(102)의 단일 안테나를 이용하여 무선 네트워크를 통해 다른 센싱 장치들 및 정보 수집 장치(104)와 상호 통신할 수 있다.
통신부(112)는 인접한 다른 센싱 장치로 협력 요청 신호를 송수신할 수 있고, 인접한 다른 센싱 장치로부터 협력 응답 신호를 송수신할 수도 있다. 또한, 통신부(112)는 정보 수집부(114)에서 수집한 센싱 정보를 정보 수집 장치(104)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 통신부(112)는 보로드캐스팅 방식으로 상기 센싱 정보를 전송할 수 있다. 아울러, 통신부(112)는 재밍 신호 생성부(120)에서 생성한 재밍 신호를 전송할 수도 있다. 여기서, 통신부(112)는 재밍 신호 생성부(120)에서 생성한 재밍 신호를 후술할 빔포밍 계수 산출부(118)에서 산출한 빔포밍 계수에 따른 방향으로 전송할 수 있다. 여기서는, 통신부(112)가 인접한 다른 센싱 장치들 및 정보 수집 장치(104)와 통신하는 대표적인 예를 설명한 것일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니며, 통신부(112)는 인접한 다른 센싱 장치들 및 정보 수집 장치(104)와 이루어지는 모든 통신을 할 수 있다.
정보 수집부(114)는 주위의 정보를 수집할 수 있다. 구체적으로, 정보 수집부(114)는 센싱 장치(102)에 마련된 다양한 센서(예를 들어, 온도 센서, 습도 센서 등)를 이용하여 센싱 장치(102)가 설치된 위치에서의 정보를 센싱할 수 있다.
협력 노드 확인부(116)는 인접한 다른 센싱 장치들로 협력 요청 신호를 전송할 수 있다. 구체적으로, 협력 노드 확인부(116)는 정보 수집부(114)에서 센싱 정보를 생성하는 경우, 해당 센싱 정보 전송의 보안을 높이기 위하여 인접한 다른 센싱 장치들로 협력 요청 신호를 전송할 수 있다. 여기서, 협력 요청 신호란 센싱 장치(102)가 정보 수집 장치(104)로 센싱 정보를 전송할 때, 도청 장치(106)의 도청을 방지하기 위한 재밍 신호의 전송을 요청하기 위한 신호를 의미할 수 있다.
협력 노드 확인부(116)는 상기 전송한 협력 요청 신호에 대응하여 통신부(112)에서 수신한 협력 응답 신호를 확인할 수 있다. 여기서 협력 응답 신호란 인접한 다른 센싱 장치들의 채널 정보 및 재밍 신호 생성 기초 정보(예를 들어, 복수의 센싱 장치(102)들이 공유하고 있는 랜덤 신호 발생기의 시드) 등을 포함한 신호로, 인접한 다른 센싱 장치들이 재밍 신호를 함께 전송할지 여부가 포함된 신호를 의미할 수 있다. 또한, 채널 정보란 각 센싱 장치(102)에서 정보 수집 장치(104)까지의 신호 전송을 위한 채널 값으로, 제1 센싱 장치(102-1)에서 정보 수집 장치(104)까지의 채널에 의해 송신 신호가 왜곡되는 값을 의미할 수 있다.
협력 노드 확인부(116)는 통신부(112)가 인접한 다른 센싱 장치로부터 협력 요청 신호를 수신하는 경우, 협력 가능 여부를 확인할 수 있다. 구체적으로, 협력 노드 확인부(116)는 협력 요청 신호가 수신된 시점에서 배터리 잔여 정도, 정보 전송 로드, 네트워크 트래픽 등을 확인하여 협력이 가능한지 여부를 확인하여 협력 응답 신호를 생성할 수 있다.
빔포밍 계수 산출부(118)는 재밍 신호 전송에 사용되기 위한 빔포밍 계수를 산출할 수 있다. 구체적으로, 빔포밍 계수 산출부(118)는 재밍 신호 생성부(120)에서 재밍 신호를 생성하기 위한 빔포밍 계수를 산출할 수 있다. 빔포밍 계수 산출부(118)는 인접한 다른 센싱 장치들로부터 수신한 협력 응답 신호에 포함된 각 센싱 장치의 채널 정보 및 재밍 신호 생성 기초 정보(예를 들어, 복수의 센싱 장치(102)들이 공유하고 있는 랜덤 신호 발생기의 시드)를 이용하여 빔포밍 계수를 산출할 수 있다. 여기서는, 센싱 정보를 전송하는 센싱 장치(102)가 인접한 다른 센싱 장치의 채널 정보 및 재밍 신호 생성 기초 정보를 이용하여 빔포밍 계수를 산출하고 재밍 신호를 생성하는 것으로 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니며, 센싱 장치(102)가 인접한 다른 센싱 장치로 센싱 장치(102)의 채널 정보 및 재밍 신호 생성 기초 정보를 전송하고, 각각의 센싱 장치(102)가 동일한 재밍 신호를 생성할 수도 있음은 물론이다.
재밍 신호 생성부(120)는 도청 장치(106)가 센싱 정보를 도청하지 못하도록 재밍 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 재밍 신호 생성부(120)는 정보 수집부(114)에서 생성된 센싱 정보가 전송될 때, 전송되는 센싱 정보를 도청 장치(104)가 도청하지 못하도록 빔포밍 계수 산출부(118)에서 산출된 빔포밍 계수를 이용하여 재밍 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 재밍 신호란 도청 장치(106)가 정보 수집 장치(104)로 전송되는 센싱 정보를 도청하지 못하도록 도청 장치(106)의 신호 수신을 방해하는 신호를 의미할 수 있다.
센싱 정보 생성부(122)는 정보 수집부(114)에서 수집한 정보를 이용하여 센싱 정보를 생성할 수 있다. 구체적으로, 센싱 정보 생성부(122)는 정보 수집부(114)에서 수집한 정보를 이용하여 정보 수집 장치(104)로 전송할 센싱 정보를 생성할 수 있다.
송신 신호 생성부(124)는 센싱 장치(102)에서 전송하는 송신 신호를 생성할 수 있다. 구체적으로, 송신 신호 생성부(124)는 재밍 신호 생성부(120)에서 생성한 재밍 신호와 센싱 정보 생성부(122)에서 생성한 센싱 정보를 이용하여 센싱 장치(102)가 단일 안테나를 통해 송신하는 송신 신호를 생성할 수 있다.
저장부(126)는 센싱 장치(102)에서 사용하는 각종 정보를 저장할 수 있다. 구체적으로, 저장부(126)는 재밍 신호 생성부(120)에서 재밍 신호를 생성하기 위한 재밍 신호 생성 기초 정보를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(126)는 정보 수집 장치(104)에 센싱 정보를 전송하기 위한 채널 정보를 저장할 수 있다.
여기서는, 저장부(126)가 저장하고 있는 대표적인 예를 설명한 것일 뿐, 이에 한정되는 것은 아니며, 저장부(126)는 센싱 장치(102)에 저장될 수 있는 모든 정보를 저장할 수 있음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱 정보 전송 방법의 흐름도이다. 도면에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다. 또한 실시예에 따라 상기 방법에 도시되지 않은 하나 이상의 단계들이 상기 방법과 함께 수행될 수도 있다.
도 3을 참조하면, 제1 센싱 장치(102-1)는 인접한 다른 센싱 장치(102-2, 102-3)에 협력 요청 신호를 전송한다(S302). 구체적으로, 센싱 정보를 생성하여 정보 수집 장치(104)로 전송할 때, 도청 단말(106)의 센싱 정보 도청을 방지하기 위하여 인접한 다른 센싱 장치(102-2, 102-3)에 협력 요청 신호를 전송할 수 있다.
다음으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 인접한 다른 센싱 장치(102-2, 102-3)들로부터 협력 응답 신호를 수신한다(S304). 구체적으로, 제1 센싱 장치(201-1)는 정보 수집 장치(104)에 센싱 정보를 전송 시, 인접한 다른 센싱 장치(102-2, 102-3)가 협력이 가능한지 여부가 포함된 협력 응답 신호를 수신할 수 있다.
다음으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 인접한 다른 센싱 장치(102-2, 102-3)들 중 협력 가능 센싱 장치가 있는지 여부를 확인한다(S306). 만약, 제1 센싱 장치(102-1)는 협력 가능 센싱 장치가 없는 경우, 센싱 정보를 정보 수집 장치(104)에 전송할 수 있다.
상기 S306 단계 결과, 협력 가능 센싱 장치가 있는 경우, 제1 센싱 장치(102-1)는 빔포밍 계수를 산출한다(S308). 구체적으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 제1 센싱 장치(102-1)의 제1 채널 정보(h1), 협력 가능한 센싱 장치(예를 들어, 제2 센싱 장치(102-2))로부터 수신한 협력 응답 신호에 포함된 제2 채널 정보(h2) 및 재밍 신호 생성 기초 정보를 이용하여 재밍 신호 전송에 사용하기 위한 빔포밍 계수를 산출할 수 있다. 제1 센싱 장치(102-1)는 인접한 다른 센싱 장치와 협력하여 재밍 신호를 빔포밍하여 전송함으로써, 재밍 신호가 정보 수집 장치(104)에 도달하지 않고, 도청 장치(106)에만 도달하도록 할 수 있다.
다음으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 센싱 정보 및 재밍 신호를 전송한다(S312). 구체적으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 정보 수집 장치(104)에 전송하기 위한 센싱 정보 및 도청 장치(106)의 도청을 방지하기 위한 재밍 신호를 동시에 전송할 수 있다. 이때, 상기 S308 단계에서 산출한 빔포밍 계수에 따라 제2 센싱 장치(102-2)도 재밍 신호를 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 센싱 정보 전송 방법의 흐름도이다. 도면에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다. 또한 실시예에 따라 상기 방법에 도시되지 않은 하나 이상의 단계들이 상기 방법과 함께 수행될 수도 있다.
여기서는, 도 3에 도시된 일 실시예의 센싱 정보 전송 방법과 비교하여 추가되거나 차이가 나는 부분을 중심으로 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 제1 센싱 장치(102-1)는 인접한 다른 센싱 장치(102-2, 102-3)에 협력 요청 신호를 전송한다(S402).
다음으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 인접한 다른 센싱 장치(102-2, 102-3)들로부터 협력 응답 신호를 수신한다(S404).
다음으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 인접한 다른 센싱 장치(102-2, 102-3)들 중 협력 가능 센싱 장치가 있는지 여부를 확인한다(S406). 만약, 제1 센싱 장치(102-1)는 협력 가능 센싱 장치가 없는 경우, 센싱 정보를 정보 수집 장치(104)에 전송할 수 있다.
상기 S406 단계 결과, 협력 가능 센싱 장치가 있는 경우, 제1 센싱 장치(102-1)는 협력을 요청할 센싱 장치에 협력 센싱 장치 확정 신호를 전송한다(S408). 구체적으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 제1 센싱 장치(102-1)가 정보 수집 장치(104)로 센싱 정보를 전송 시, 제1 센싱 장치(102-1)와 함께 재밍 신호를 전송할 협력 센싱 장치를 선별하고, 선별된 협력 센싱 장치에 협력 센싱 장치 확정 신호를 전송할 수 있다.
다음으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 상기 수신한 협력 센싱 장치 확정 신호에 대응하여 선별된 협력 센싱 장치로부터 협력 응답 신호를 수신한다(S410). 구체적으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 협력 센싱 장치로부터 제2 채널 정보(h2) 및 재밍 신호 생성 기초 정보 등을 포함하는 협력 응답 신호를 수신할 수 있다.
다음으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 빔포밍 계수를 산출한다(S412). 구체적으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 제1 센싱 장치(102-1)의 제1 채널 정보(h1), 협력 센싱 장치로부터 수신한 협력 응답 신호에 포함된 제2 채널 정보(h2) 및 재밍 신호 생성 기초 정보를 이용하여 재밍 신호 전송에 사용하기 위한 빔포밍 계수를 산출할 수 있다. 제1 센싱 장치(102-1)는 인접한 다른 센싱 장치와 협력하여 재밍 신호를 빔포밍하여 전송함으로써, 재밍 신호가 정보 수집 장치(104)에 도달하지 않고, 도청 장치(106)에만 도달하도록 할 수 있다.
다음으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 센싱 정보 및 재밍 신호를 전송한다(S414). 구체적으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 정보 수집 장치(104)에 전송하기 위한 센싱 정보 및 도청 장치(106)의 도청을 방지하기 위한 재밍 신호를 동시에 전송할 수 있다. 이때, 상기 S412 단계에서 산출한 빔포밍 계수에 따라 협력 센싱 장치(예를 들어, 제2 센싱 장치(102-2))도 재밍 신호를 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 센싱 정보 전송 방법의 흐름도이다. 도면에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다. 또한 실시예에 따라 상기 방법에 도시되지 않은 하나 이상의 단계들이 상기 방법과 함께 수행될 수도 있다.
여기서는, 도 3 및 도 4에 도시된 일 실시예 및 제2 실시예의 센싱 정보 전송 방법과 비교하여 추가되거나 차이가 나는 부분을 중심으로 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 제1 센싱 장치(102-1)는 인접한 다른 센싱 장치(102-2, 102-3)에 협력 요청 신호를 전송한다(S502).
다음으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 인접한 다른 센싱 장치(102-2, 102-3)들로부터 협력 응답 신호를 수신한다(S504).
다음으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 인접한 다른 센싱 장치(102-2, 102-3)들 중 협력 가능 센싱 장치가 있는지 여부를 확인한다(S506). 만약, 제1 센싱 장치(102-1)는 협력 가능 센싱 장치가 없는 경우, 센싱 정보를 정보 수집 장치(104)에 전송할 수 있다.
상기 S506 단계 결과, 협력 가능 센싱 장치가 있는 경우, 제1 센싱 장치(102-1)는 협력을 요청할 센싱 장치에 협력 센싱 장치 확정 신호를 전송한다(S508). 구체적으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 제1 센싱 장치(102-1)가 정보 수집 장치(104)로 센싱 정보를 전송 시, 제1 센싱 장치(102-1)와 함께 재밍 신호를 전송할 협력 센싱 장치를 선별하고, 선별된 협력 센싱 장치에 협력 센싱 장치 확정 신호를 전송할 수 있다. 이때, 협력 센싱 장치 확정 신호는 제1 센싱 장치(102-1)의 제1 채널 정보(h1) 및 재밍 신호 생성 기초 정보 등을 포함할 수 있다.
다음으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 빔포밍 계수를 산출한다(S510). 구체적으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 제1 센싱 장치(102-1)의 제1 채널 정보(h1) 및 재밍 신호 생성 기초 정보를 이용하여 재밍 신호 전송에 사용하기 위한 빔포밍 계수를 산출할 수 있다. 이때, 협력 센싱 장치(예를 들어, 제2 센싱 장치(102-2))는 제1 센싱 장치(102-1)로부터 수신한 협력 센싱 장치 확정 신호를 이용하여 빔포밍 계수를 산출할 수 있다.
다음으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 센싱 정보 및 재밍 신호를 전송한다(S512). 구체적으로, 제1 센싱 장치(102-1)는 정보 수집 장치(104)에 전송하기 위한 센싱 정보 및 도청 장치(106)의 도청을 방지하기 위한 재밍 신호를 동시에 전송할 수 있다. 이때, 협력 센싱 장치(예를 들어, 제2 센싱 장치(102-2))도 산출한 빔포밍 계수를 이용하여 재밍 신호를 전송할 수 있다.
도 6은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술되지 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 주변 정보를 수집하여 전송하는 장치(예를 들어, 제1 센싱 장치(102-1)) 및 센싱 정보를 전송하는 장치와 협력하여 재밍 신호를 전송하는 장치(예를 들어, 제2 센싱 장치(102-2) 및 제3 센싱 장치(102-3)) 중 하나일 수 있다.
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 컴퓨팅 환경
12: 컴퓨팅 장치
14: 프로세서
16: 컴퓨터 판독 가능 저장 매체
18: 통신 버스
20: 프로그램
22: 입출력 인터페이스
24: 입출력 장치
26: 네트워크 통신 인터페이스
100 : 무선 센서 네트워크 시스템
102 : 센싱 장치
102-1 : 제1 센싱 장치
102-2 : 제2 센싱 장치
102-3 : 제3 센싱 장치
104 : 정보 수집 장치
112 : 통신부
114 : 정보 수집부
116 : 협력 노드 확인부
118 : 빔포밍 계수 산출부
120 : 재밍 신호 생성부
122 : 센싱 정보 생성부
124 : 송신 신호 생성부
126 : 저장부

Claims (16)

  1. 단일 안테나를 구비하며, 주변 상황 정보를 센싱하여 정보 수집 장치로 전송할 센싱 정보를 생성하고, 재밍 신호의 전송을 요청하기 위한 협력 요청 신호를 전송하며, 상기 협력 요청 신호에 대응하는 협력 응답 신호를 수신하고, 상기 협력 응답 신호를 기반으로 재밍(jamming) 신호를 생성하며, 상기 센싱 정보 및 상기 재밍 신호를 포함하는 통합 신호를 전송하는 제1 센싱 장치; 및
    단일 안테나를 구비하며, 상기 제1 센싱 장치 주변에 마련되고, 상기 협력 요청 신호를 수신하며, 상기 협력 요청 신호에 대응하는 상기 협력 응답 신호를 상기 제1 센싱 장치로 전송하며, 상기 제1 센싱 장치와 동일한 재밍 신호를 생성하고, 상기 제1 센싱 장치가 상기 통합 신호를 전송하는 동안 상기 재밍 신호를 전송하는 적어도 하나의 제2 센싱 장치를 포함하고,
    상기 협력 응답 신호는, 상기 제2 센싱 장치에서 상기 정보 수집 장치까지의 채널 정보 및 상기 제1 센싱 장치와 제2 센싱 장치 간에 기 공유된 랜덤 신호 발생기 시드를 포함하는, 정보 전송 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 센싱 장치는,
    상기 제1 센싱 장치부터 상기 정보 수집 장치까지의 채널 정보 및 상기 제2 센싱 장치부터 상기 정보 수집 장치까지의 상기 채널 정보를 하기의 수학식 1의 제1 채널 행렬(H)로 정의하고, 상기 기 공유된 랜덤 신호 발생기 시드를 이용하여 재밍 신호에 사용될 빔포밍 계수를 산출하는, 정보 전송 시스템.
    [수학식 1]
    Figure 112016089007926-pat00026

    여기서,
    Figure 112016089007926-pat00027
    은 상기 제1 센싱 장치에서 상기 정보 수집 장치까지의 채널 정보,
    Figure 112016089007926-pat00028
    는 제2 센싱 장치에서 상기 정보 수집 장치까지의 채널 정보를 의미함.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1 센싱 장치는,
    상기 재밍 신호를 전송하는데 사용하기 위한 빔포밍 벡터(v)를 수학식 2와 같이 정의하는, 정보 전송 시스템.
    [수학식 2]
    Figure 112016089007926-pat00029

    여기서,
    Figure 112016089007926-pat00030
    은 제1 센싱 장치의 빔포밍 계수, 1은 제2 센싱 장치의 빔포밍 계수를 의미함.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1 센싱 장치는,
    하기의 수학식 3을 만족시키는 상기 제1 센싱 장치의 빔포밍 계수(
    Figure 112016089007926-pat00031
    )를 산출하는, 정보 전송 시스템.
    [수학식 3]
    Figure 112016089007926-pat00032

  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 센싱 장치는, 상기 통합 신호를 단일 안테나를 통해 전송하고,
    상기 통합 신호(
    Figure 112018032905989-pat00033
    )는, 하기 수학식 4를 통해 생성되는, 정보 전송 시스템.
    [수학식 4]
    Figure 112018032905989-pat00034

    여기서,
    Figure 112018032905989-pat00035
    는 상기 제1 센싱 장치의 센싱 정보(s)의 전력을 조절하기 위한 상수, p는 재밍 신호를 의미함.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 정보 수집 장치는,
    상기 제1 센싱 장치에서 전송되는 통합 신호와 상기 제2 센싱 장치에서 전송되는 재밍 신호에 따라 하기의 수학식 5의 신호를 수신하는, 정보 전송 시스템.
    [수학식 5]
    Figure 112016089007926-pat00036


    여기서, n은 수신 잡음을 의미하고,
    Figure 112016089007926-pat00037
    는 상기 수학식 3에 의해
    Figure 112016089007926-pat00038
    로 나타냄.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 정보 전송 시스템은,
    상기 제1 센싱 장치 및 상기 제2 센싱 장치로부터 수학식 6을 수신하는 도청 장치를 더 포함하는, 정보 전송 시스템.
    [수학식 6]
    Figure 112017096195596-pat00039

    여기서, G는 제2 채널 행렬로 상기 제1 센싱 장치에서 상기 도청 장치까지의 채널 정보 및 상기 제2 센싱 장치에서 상기 도청 장치까지의 채널 정보(g2)를 이용하여 정의되는 1x2의 행렬(구체적으로,
    Figure 112017096195596-pat00040
    )을 의미함.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 센싱 장치는,
    상기 통합 신호의 전송 시, 상기 정보 수집 장치에서 상기 통합 신호의 SINR(signal to interference plus noise ratio)이 기 설정된 값 이상을 유지하도록 상기 재밍 신호의 빔포밍 계수를 산출하는, 정보 전송 시스템.
  9. 삭제
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 센싱 장치는,
    상기 제1 센싱 장치로부터 협력 요청 신호가 수신되는 경우, 상기 제2 센싱 장치의 배터리 잔여 정도, 정보 전송 로드 및 네트워크 트래픽 중 적어도 하나를 확인하여 협력 가능 여부를 판단하고, 상기 제1 센싱 장치로 협력 응답 신호를 전송하는, 정보 전송 시스템.
  11. 하나 이상의 프로세서들;
    메모리; 및
    하나 이상의 프로그램들을 포함하고, 단일 안테나를 이용해 센싱 정보를 전송하는 제1 센싱 장치이고,
    상기 하나 이상의 프로그램들은 상기 메모리에 저장되고, 상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되도록 구성되며,
    상기 하나 이상의 프로그램들은,
    주변 상황 정보를 센싱하여 정보 수집 장치로 전송할 센싱 정보를 생성하는 명령;
    재밍 신호의 전송을 요청하기 위한 협력 요청 신호를 제2 센싱 장치로 전송하는 명령;
    상기 협력 요청 신호에 대응하는 협력 응답 신호를 수신하고, 상기 협력 응답 신호를 기반으로 재밍 신호를 생성하는 명령; 및
    상기 센싱 정보 및 상기 재밍 신호를 포함하는 통합 신호를 전송하는 명령을 포함하고,
    상기 협력 응답 신호는, 제2 센싱 장치에서 상기 정보 수집 장치까지의 채널 정보 및 상기 제1 센싱 장치와 상기 제2 센싱 장치 간에 기 공유된 랜덤 신호 발생기 시드를 포함하며,
    상기 제2 센싱 장치는, 단일 안테나를 구비하며, 상기 제1 센싱 장치와 동일한 재밍 신호를 생성하고, 상기 제1 센싱 장치가 상기 통합 신호를 전송하는 동안 상기 재밍 신호를 전송하는, 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 재밍 신호를 생성하는 명령은,
    상기 통합 신호의 전송 시, 상기 정보 수집 장치에서 상기 통합 신호의 SINR(signal to interference plus noise ratio)이 기 설정된 값 이상을 유지하도록 상기 재밍 신호의 빔포밍 계수를 산출하는 명령을 더 포함하는, 장치.
  13. 하나 이상의 프로세서들;
    메모리; 및
    하나 이상의 프로그램들을 포함하고, 단일 안테나를 이용해 재밍 신호를 전송하는 장치이고,
    상기 하나 이상의 프로그램들은 상기 메모리에 저장되고, 상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되도록 구성되며,
    상기 하나 이상의 프로그램들은,
    주변 상황 정보를 센싱하여 정보 수집 장치로 센싱 정보를 전송하는 나 이상의 인접한 센싱 장치로부터 재밍 신호의 전송을 위한 협력 요청 신호를 수신하는 명령;
    상기 수신된 협력 요청 신호에 따라 협력 가능 여부를 확인하고, 해당 장치에서 상기 정보 수집 장치까지의 채널 정보 및 상기 인접한 센싱 장치 간에 기 공유된 랜덤 신호 발생기 시드를 포함하는 협력 응답 신호를 생성하며, 상기 생성한 협력 응답 신호를 상기 센싱 장치로 전송하는 명령; 및
    상기 인접한 센싱 장치와 동일한 재밍 신호를 생성하고, 상기 인접한 센싱 장치에서 상기 센싱 정보 및 재밍 신호를 포함하는 통합 신호를 상기 정보 수집 장치로 전송하는 동안 상기 생성한 재밍 신호를 전송하는 명령을 포함하고,
    상기 인접한 센싱 장치는, 단일 안테나를 구비하는, 장치.
  14. 삭제
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 협력 가능 여부를 확인하여 협력 응답 신호를 전송하는 명령은,
    상기 센싱 장치로부터 협력 요청 신호가 수신되는 경우, 상기 장치의 배터리 잔여 정도, 정보 전송 로드 및 네트워크 트래픽 중 적어도 하나를 확인하여 협력 가능 여부를 판단하고, 상기 센싱 장치로 협력 응답 신호를 전송하는 명령을 더 포함하는, 장치.
  16. 제1 센싱 장치가, 주변 상황 정보를 센싱하여 정보 수집 장치로 전송할 센싱 정보를 생성하는 단계;
    상기 제1 센싱 장치가, 재밍 신호의 전송을 요청하기 위한 협력 요청 신호를 제2 센싱 장치로 전송하는 단계;
    상기 제1 센싱 장치가, 상기 협력 요청 신호에 대응하는 협력 응답 신호를 수신하고, 상기 협력 응답 신호를 기반으로 재밍 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 센싱 장치가, 상기 센싱 정보 및 상기 재밍 신호를 포함하는 통합 신호를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 협력 응답 신호는, 제2 센싱 장치에서 상기 정보 수집 장치까지의 채널 정보 및 상기 제1 센싱 장치와 상기 제2 센싱 장치 간에 기 공유된 랜덤 신호 발생기 시드를 포함하고,
    상기 제2 센싱 장치는, 상기 제1 센싱 장치와 동일한 재밍 신호를 생성하고, 상기 제1 센싱 장치가 상기 통합 신호를 전송하는 동안 상기 재밍 신호를 전송하며,
    상기 제1 센싱 장치 및 상기 제2 센싱 장치는 각각, 단일 안테나를 구비하는, 정보 전송 방법.
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