KR102184181B1 - 단일 비트 adc 도청 채널의 보안 정보 전송방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단일 비트 ADC 채널의 보안 정보 전송방법에 관한 것으로, 송신단에서 송신신호에 첨가 잡음을 첨가하여 송신하고, 각각 단일 비트 DAC를 포함하는 수신단과 도청단에서 수신하되, 도청단에서는 수신된 정보를 확인할 수 없도록 처리하는 단일 비트 ADC 채널의 보안 정보 전송방법에 있어서, 상기 수신단의 첨가 잡음이 도청단의 첨가 잡음보다 작을 때 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 분포를 사용하고, 상기 수신단의 첨가 잡음이 도청단의 첨가 잡음보다 클 때 2개의 메시지점이 모두 양의 값을 가지는 비대칭 BPSK 분포를 이용하여 코드북을 설계하는 것을 특징으로 한다.

Description

단일 비트 ADC 도청 채널의 보안 정보 전송방법{security information sending method for 1-bit ADC wiretap channel}

본 발명은 단일 비트 ADC 도청 채널의 보안 정보 전송방법에 관한 것으로, 특히 저전력 통신에 적합한 보안 정보 전송방법에 관한 것이다.

둘 이상의 데이터 송수신 장치들 사이에서 데이터 전송을 교환하기 위한 데이터 통신망은 전자 컴퓨터의 출현과 디지털 신호 처리 기술의 발달로 대중화되었으며, 특히 개인간의 데이터 통신이 일반화된 현재에는 매우 다양한 디지털 데이터의 신호 전송이 이루어지고 있다. 전형적인 데이터 통신망 장치는 다수의 데이터 송수신 장치를 연관된 인터페이스를 통해 데이터 회로망에 상호 연결된다. 데이터 통신망은 전형적으로 데이터 송수신 장치 사이에서 데이터를 전송하기 위한 매체를 제공하는 쌍방향 버스를 구비한다.

상술된 데이터 통신을 위해 패킷 형태의 데이터 전송을 사용하는 것이 공지되었다. 상기 버스에 접속된 장치는 대용량 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 지능 및 무지능 단말기 또는 디지털 스테이션 세트, 스마트 폰 등과 같은 다양한 데이터 송수신 장치를 구비할 수 있다.

각 장치는 인터페이스를 통해 통신망에 접속한다. 인터페이스는 장치 사이에서 입출력되는 패킷 데이터 전송을 처리한다. 처리동작은 데이터 패킷의 발신 및 수신을 판단하고, 버스 사이에서 억세스를 제어하며, 패킷 데이터를 포맷팅 및 포맷팅 해제하는 등과 같은 처리를 포함한다. 전형적으로, 터미널과 같은 장치가 데이터의 송수신에 연관된 작동의 수행 및 처리를 하는 단일 인터페이스에 연결된다.

그러나 관련 데이터 송수신 장치를 위해 단일 인터페이스를 이용하는 장치는 비용이 많이 들고 비효율적이다.

그래서, 다수의 관련 데이터 전송 및 수신 장치를 위해 처리작동을 수행하는 단일 인터페이스를 이용하는 장치가 개발되었다.

통상 공유 인터페이스 장치는 경제적 조건이 중요하게 여겨지는 작은 사무실에서 볼 수 있다. 예를들면, 각 직원에 책상에 배치된 많은 무지능 단말기는 단일 인터페이스를 통해 쌍방향 데이터 패킷 버스에 접속된다. 상기 버스는 관련 인터페이스를 통해 주 컴퓨터에 접속이 된다. 상기 장치는 단일 인터페이스를 통해 주 컴퓨터에 억세스시키는 단말기를 직원이 가져야 한다. 그래서 각 단말기간에 모든 데이터 전송은 단일 인터페이스에 의해 처리된다. 공유된 처리작동은 어떤 단말기 사용자도 인터페이스의 현재 처리작동을 모니터하여, 데이터의 송신 또는 수신을 검출하여 어떤 입력 또는 출력 데이터 전송을 가로 챌 수 있다.

공유 인터페이스가 경제적으로는 장점을 제공하지만, 공유 인터페이스의 가장 불리한 단점은 송신 또는 수신을 하고 있는 데이터 전송이 인터페이스에 접속된 어느 장치에 의해서도 가로챌 수 있다는 것이다.

어떤 장치의 사용자는 사용자의 장치가 발신 데이터 발생장치 또는 데이터 전송의 착신 장치가 아님에도 불구하고 데이터 전송을 도청할 수 있다. 그래서, 상술된 장치는 통신망간에 귀중한 데이터의 안전한 송수신을 할 수가 없다. 각 장치 모두가 보안성 데이터 전송의 전달 또는 수신을 할 수 있기 때문이다.

이처럼 디지털 데이터 통신에서 정당한 수신자 이외에 정당하지 않은 도청자가 발생할 수 있으며, 도청을 방지하기 위한 다양한 보안 전송 기술들이 제안되었다.

일반적인 통신 시스템에서는 송신단에서 보내고자 하는 정보를 부호화하여 전송하며, 수신단은 수신된 신호를 복호화하여 보내진 정보를 알아낸다. 복호화, 부호화 과정에서 채널 용량을 달성하는 입력 분포로 만들어진 코드 북을 사용하면 채널 용량에 근접한 전송률로 통신이 가능하다.

송신 기기에서 수신 기기로 디지털 데이터를 보안 전송하기 위하여, 송신단과 수신단의 채널 이득을 알고 있는 경우, 페이딩이 있는 일반적인 통신 채널은 가우시안 첨가잡음(AWGN, Additive White Gaussian Noise) 채널과 동등하게 다룰 수 있다.

등가 AWGN 채널에서 채널용량을 달성하는 입력 분포를 채널 이득에 따라 스케일링하여 일반적인 통신 채널의 채널용량을 달성할 수 있다.

AWGN 도청 채널에서는 높은 확률로 도청단에서 송신단이 보낸 정보를 알 수 없으며,합법적인 수신단은 정보를 알 수 있도록 하는 전송률의 최대값인 보안 채널 용량을 구할 수 있으며, 보안 채널 용량을 달성하는 입력분포가 존재하게 된다.

'S. Leung-Yan-Cheong and M. Hellman, "The Gaussian wire-tap channel," in IEEE Transactions on Information Theory, vol. 24, no. 4, pp. 451-456, July 1978.'(선행문헌 1)에는 AWGN 도청 채널에서 합법적인 수신단의 잡음 강도가 도청단 잡음 강도보다 클 경우 보안 채널의 용량이 0이 되어 보안 통신이 불가능하다는 것을 기재하고 있다.

실제 디지털 통신 환경에서 각 수신 기기들은 수신되는 신호를 ADC(Analog Digital Converter)를 이용하여 수신한다. ADC는 양자화 비트 수가 높을수록 지수적으로 많은 전력을 소모하며, 모바일 환경에서는 전력 소모를 줄이기 위해 ADC의 양자화 비트 수를 최소화하는 것이 일반적이다.

' R. H. Walden, "Analog-to-digital converter survey and analysis," in IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 17, no. 4, pp. 539-550, April 1999.'(선행문헌 2)에는 구체적으로 ADC는 양자화 비트 수가 높을수록 지수적으로 많은 전력을 소모한다는 것으 구체적으로 나타내고 있다.

따라서 저전력 통신을 위해서는 ADC의 양자화 비트 수를 최소화하는 것이 필요하다.

그러나 지금까지 단일 비트 ADC 도청 채널에서의 보안 전송에 대한 연구는 이루어진 바가 없다.

상기와 같은 문제점을 고려한 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 단일 비트 ADC가 적용된 도청 채널에서 합법적 수신단과 도청단의 첨가잡음 전력에 따라 보안 전송이 가능한 보안 정보 전송방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 단일 비트 ADC 도청 채널의 보안 정보 전송방법은, 송신단에서 데이터를 송신하고, 각각 단일 비트 ADC를 포함하는 수신단과 도청단에서 수신하되, 도청단에서는 수신된 정보를 확인할 수 없도록 처리하는 단일 비트 ADC 도청 채널의 보안 정보 전송방법에 있어서, 상기 수신단의 첨가 잡음의 전력이 도청단의 첨가 잡음의 전력보다 작을 때 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 분포를 사용하고, 상기 수신단의 첨가 잡음의 전력이 도청단의 첨가 잡음의 전력보다 클 때 2개의 메시지점이 모두 양의 값을 가지는 비대칭 BPSK 분포를 이용하여 코드북을 설계하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에서, 수신단의 첨가잡음이 도청단의 첨가잡음의 크기보다 작을 때 송신단의 출력 전력은 아래의 수학식1로 정의될 수 있다.

[수학식 1]

Q(x)는 x가 0일 때 1/2의 값을 갖는 감소함수, H(y)는 엔트로피 함수로서 y=1/2일 때 최대값을 가지며 y∈[0,1/2]에서 증가하는 증가함수, N1은 수신단의 첨가잡음, N2는 도청단의 첨가잡음, P는 제한된 전력값

본 발명의 실시예에서, 수신단의 첨가잡음이 도청단의 첨가잡음의 크기보다 클 때 송신단의 출력 분포는 아래의 수학식2로 정의될 수 있다.

[수학식 2]

a와 b는 각각 양의 메시지점

본 발명의 실시예에서, 상기 수신단과 도청단의 정보량 차이를 극대화하기 위하여 메시지점 b를 무한대에 가까운 양의 정수로 처리할 수 있다.

본 발명 단일 비트 ADC 채널의 보안 정보 전송방법은, 각각 단일 비트 ADC를 사용하는 수신단과 도청단의 첨가잡음의 크기에 따라 BPSK 또는 비대칭 BPSK를 반영한 코드북을 이용함으로써, 저전력의 가우시안 첨가 잡음 채널 통신이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 단일 비트 ADC 채널의 보안 정보 전송방법이 적용되는 통신시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 분포 그래프이다.
도 3은 송신단과 수신단 및 도청단 사이의 채널 형성 예시도이다.
도 4는 본 발명의 시뮬레이션 결과 그래프이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면들에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에 첨부된 본 발명의 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것으로, 본 발명의 도면에 예시된 형태 또는 배치 등에 본 발명이 제한되지 않음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 하기의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다. 또한, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 각 도면에서 동일한 또는 대응하는 구성요소에는 동일한 참조 번호를 부여하였다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.

또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.

이때, 본 실시 예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다.

뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단일 비트 ADC 채널의 보안 정보 전송방법이 적용되는 통신시스템의 블록 구성도이다.

도 1을 참조하면, 송신단(10), 송신단(10)의 데이터를 적법하게 수신하는 수신단(20), 송신단(10)의 데이터를 불법적으로 수신하는 도청단(30)을 포함하며, 적어도 수신단(20)과 도청단(30)은 모두 단일 비트 ADC(21,31)를 포함하는 것으로 한다.

상기 송신단(10)은 무선 채널을 통해 데이터를 송신하는 것으로 하며, 동일한 데이터가 수신단(20)과 도청단(30) 각각에 수신되는 것으로 한다.

상기 송신단(10), 수신단(20), 도청단(30)은 다양한 모바일 단말 등의 통신 가능한 컴퓨팅 장치일 수 있다.

상기 송신단(10)에서 무선 채널을 통해 데이터를 송신하고, 이를 수신하는 수신단(20)과 도청단(30)은 모두 ADC를 이용하여 아날로그 신호를 디지털신호로 변환하여 데이터를 복원한다.

이때 수신단(20)과 도청단(30)은 모두 동일한 데이터를 수신하게 되지만, 수신단(20)은 복호화가 가능하도록 하고, 도청단(30)은 복호화가 매우 높은 확률로 실패하도록 하여 보안 전송이 가능하게 된다.

상기 송신단(10)의 무선 통신 과정에서 통신 채널에는 가우시안 노이즈(N1, N2)가 있으며, 수신단(20)과 도청단(30)에서 수신되는 가우시안 노이즈는 서로 다를 수 있다.

도 1에서 송신단(10)의 송신 신호를 X, 수신단(20)의 수신 신호를 Y, 도청단(30)의 수신신호를 Z라하고, 수신단(20)의 첨가 잡음을 N1, 도청단(30)의 첨가 잡음을 N2라고 정의한다.

본 발명은 수신단의 첨가 잡음 N1이 도청단(30)의 첨가 잡음 N2에 비하여 더 작을 때와, 더 클 때를 나누어 각기 다른 보안 기법을 사용한다.

먼저 수신단(20)의 첨가 잡음 N1이 도청단(30)의 첨가 잡음 N2에 비해 작을 때의 보안 기법을 설명한다. 상기 수신단(20)의 첨가 잡음 N1이 도청단(30)의 첨가 잡음 N2에 비해 더 작은 경우에는 BPSK(Binary Phase Shift Keying)를 사용하는 입력분포를 구한다.

이때의 보안 전송률 Rs는 아래의 수학식 1로 정의할 수 있다.

또한, 수신단(20)의 수신 신호 Y는 sgn(X+N1), 잡음단의 수신 신호 Z는 sgn(X+N2)로 정의할 수 있다.

특정한 입력 분포 p(x)가 양의 보안 전송률을 달성한다는 것을 보이는 것은 상호정보량의 차이 앞서 설명한 상호 정보량의 차이인 I(X;Y)-I(X;Z)가 양의 값을 갖는 것으로 충분하다.

송신단(10)의 전송 입력 분포 p(x)는 주어진 최대 전력 제한 P에 부합하는 BPSK로 설정한다. 상기 최대 전력 제한은 단일 비트 ADC의 사용에 따른 것으로 이해될 수 있다. 입력 분포 p(x)는 아래의 수학식 2로 정의될 수 있다.

주어진 입력 분포 p(x)를 이용하여 상호정보량의 차를 나타내는 식을 구하면 아래의 수학식 3으로 표현될 수 있다.

상기 수학식 3에서 Q(x)는 x가 0일 때 1/2의 값을 갖는 감소함수, H(y)는 엔트로피 함수로서 y=1/2일 때 최대값을 가지며 y∈[0,1/2]에서 증가하는 증가함수다.

이를 이용하여 송신단(10)의 최적 BPSK를 구하면 아래의 수학식 4와 같다.

이처럼 수신단(20)에 가산된 잡음 N1이 송신단(10)의 잡음 N2에 비해 더 작을 때에는 제한된 전력 P의 범위 내에서 최적의 BPSK를 적용하여 상기 수학식 1의 보안 전송률을 달성할 수 있다. 위의 방식은 2개의 메시지점이 0을 기준으로 양의 값과 음의 값 양측으로 나타난다.

반대로 수신단(20)의 첨가 잡음 N1이 송신단(10)의 첨가 잡음 N2에 비하여 더 클 때에는, 2개의 메시지점이 모두 양의 값을 가지는 비대칭 BPSK를 사용한다.

송신단(10)이 전송하는 신호의 입력분포 p1(x)는 아래의 수학식 5로 표현될 수 있다.

이런 입력 분포를 사용할 때, 양의 보안 전송률 달성 가능성 또는 수신 확률은 도 2의 그래프와 같이 표현될 수 있다.

위의 수학식 5에서 x가 b인 경우 Y와 Z는 모두 1일 확률이 높으며, x가 a인 경우 아래의 수학식 6이 성립한다.

위의 수학식 6은 수신단(20)이 받는 신호가 도청단(30)이 받는 신호에 비해 두 입력 심볼 a와 b를 더 잘 구분하는 것을 알 수 있다.

이때 위의 입력분포에서 b를 무한대에 가까운 극한의 값을 취하면, 송신단(10)과 수신단(20)의 사이와 송신단(10)과 도청단(30) 사이에는 도 3에 도시한 채널이 생긴다.

도 3을 참조하면 교차 확률 c1, c2는 아래의 수학식 7로 표현될 수 있다.

상호 정보량은 교차 확률에 대하여 감소함수로 나타나며, N1>N2인 경우 상호 정보량의 차이가 양의 값을 가지게 된다. 즉, b를 무한대에 가깝게 했을 때 상호 정보량의 차이는 양의 값이 되며, 이를 수식으로 표현하면 아래의 수학식 8로 표현할 수 있다.

상호 정보량의 차이는 b에 대하여 연속함수이므로, 모든 a,π에 대해 보안 전송률을 양의 값이 되도록 하는 양의 상수 b가 존재하게 된다.

이렇게 얻어진 a, b, π는 최대 전력 제한 P를 만족하지 않을 수 있다. 이러한 경우는 전체 통신 시간 중 송신단(10)이 신호를 송신하는 시간의 비율, 시간 사용률 B를 설정하여 통신하면, 최대 전력 제한을 만족시키면서 양의 보안 전송률을 얻을 수 있다.

각 변수들의 관계는 아래의 수학식 9와 같이 표현될 수 있다.

이와 같이 구해진 비대칭 BPSK에서 각 변수들이 보안 전송률에 미치는 영향을 시뮬레이션을 통해 분석할 수 있다.

보안전송률을 최대화 하는 방법으로, 제1방법은 보안전송률을 a, b, π에 대하여 최대화 후, 최대 전력 제한 P를 0.01로 제한하여 수학식 9의 b를 결정한 예이다. 제1방법은 도 4에서 파란 실선(Bursty opt)으로 나타내었다.

제2방법은 B를 1로 고정하고, a, b, π에 대해 최대화하는 것이며, 빨간 실선(Not Bursty opt)으로 나타내었다.

제3방법은 가능한 모든 a, b, π, B의 조합에 대하여 최대화하는 방식으로 노란 실선(Joint opt)으로 도시하였다.

모든 시뮬레이션에서 N1은 1로 고정하였다. 도 4는 위의 3개의 최대화 방법에 대하여 4개의 시뮬레이션 결과를 도시한 것으로, 각 시뮬레이션에서 최대 전력 제한 P의 값을 0.01, 0.1, 1, 10으로 변환하여 시물레이션 한 결과이다.

최대 전력 제한이 높은 경우에는 세가지 방법 모두 비슷한 보안 전송률을 갖는다. 최대 전력 제한이 낮아짐에 따라 제1방법이 낮은 성능을 보이고, 이후에 제2방법의 성능이 빠르게 줄어든다. 이는 최대 전력 제한이 낮은 영역에서는 시간 사용률이 보안 전송률에 지배적인 영향을 끼치고, 높은 영역에서는 시간 사용률을 1로 설정하는 것이 최적이며 입력 심볼의 값 b가 지배적인 영향을 갖는다고 분석할 수 있다.

이처럼 본 발명은 수신단(20)과 도청단(30)의 첨가잡음 크기에 따라 BPSK 또는 비대칭적 BPSK를 적용하여 양의 보안 전송률을 달성할 수 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

10:송신단 20:수신단
30:도청단

Claims (4)

1. 송신단에서 송신신호에 첨가 잡음을 첨가하여 송신하고, 각각 단일 비트 DAC를 포함하는 수신단과 도청단에서 수신하되, 도청단에서는 수신된 정보를 확인할 수 없도록 처리하는 단일 비트 ADC 채널의 보안 정보 전송방법에 있어서,
   상기 수신단의 첨가 잡음이 도청단의 첨가 잡음보다 작을 때 BPSK(Binary Phase Shift Keying) 분포를 사용하고,
   상기 수신단의 첨가 잡음이 도청단의 첨가 잡음보다 클 때 2개의 메시지점이 모두 양의 값을 가지는 비대칭 BPSK 분포를 이용하여 코드북을 설계하는 것을 특징으로 하는 단일 비트 ADC 채널의 보안 정보 전송방법.
2. 제1항에 있어서,
   수신단의 첨가잡음이 도청단의 첨가잡음의 크기보다 작을 때 송신단의 출력 전력은 아래의 수학식1로 정의되는 단일 비트 ADC 채널의 보안 정보 전송방법.
   [수학식 1]
   

   

   
   Q(x)는 x가 0일 때 1/2의 값을 갖는 감소함수, H(y)는 엔트로피 함수로서 y=1/2일 때 최대값을 가지며 y∈[0,1/2]에서 증가하는 증가함수, N1은 수신단의 첨가잡음, N2는 도청단의 첨가잡음, P는 제한된 전력값
3. 제1항에 있어서,
   수신단의 첨가잡음이 도청단의 첨가잡음의 크기보다 클 때 송신단의 출력 분포는 아래의 수학식2로 정의되는 단일 비트 ADC 채널의 보안 정보 전송방법.
   [수학식 2]
   

   

   
   a와 b는 각각 양의 메시지점
4. 제3항에 있어서,
   상기 수신단과 도청단의 정보량 차이를 극대화하기 위하여 메시지점 b를 무한대에 가까운 양의 정수로 처리하는 것을 특징으로 하는 단일 비트 ADC 채널의 보안 정보 전송방법.

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