KR102225750B1 - Method and system for transmitting secure data using power back-off - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단일 셀(Single Cell) 상향 링크(Uplink) 비직교 다중 접속 시스템(Non-Orthogonal Multiple Access; NOMA)에서 전력 백오프 기법을 사용하여 적법 사용자의 데이터 전송률을 보장하면서 보안 데이터 전송률을 최대화하는 방법 및 시스템에 관한 것으로, 비직교 다중 접속(Non-Orthogonal Multiple Access; NOMA) 시스템에 페어링된 적법 사용자들 각각의 채널 크기에 따라 보안 사용자 또는 정보 사용자를 분류하는 단계, 전력 백오프(Power Back-off) 기법을 사용하여 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자에게 할당된 전력에 의한 수신 신호를 수신하는 단계 및 순차적 간섭 제거 방식을 통해 상기 수신 신호를 복호화하여 상기 적법 사용자들 중 채널 크기가 상대적으로 강한 상기 정보 사용자의 데이터 전송률을 보장하며, 채널 크기가 상대적으로 약한 상기 보안 사용자의 보안 데이터 전송률을 최대화하는 단계를 포함한다.The present invention uses a power backoff technique in a single cell uplink non-orthogonal multiple access system (NOMA) to maximize the security data rate while ensuring the data rate of the legitimate user. It relates to a method and system, comprising the steps of classifying a security user or an information user according to a channel size of each legitimate user paired with a non-orthogonal multiple access (NOMA) system, and power back-off. off) using a method of receiving a received signal according to the power allocated to the security user or the information user, and decoding the received signal through a sequential interference cancellation method, so that the channel size is relatively strong among the legitimate users. And maximizing the security data transmission rate of the security user, which guarantees the data transmission rate of the information user and has a relatively weak channel size.

Description

전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR TRANSMITTING SECURE DATA USING POWER BACK-OFF}Security data transmission method and system using power back-off technique {METHOD AND SYSTEM FOR TRANSMITTING SECURE DATA USING POWER BACK-OFF}

본 발명은 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단일 셀(Single Cell) 상향 링크(Uplink) 비직교 다중 접속 시스템(Non-Orthogonal Multiple Access; NOMA)에서 전력 백오프 기법을 이용하여 적법 사용자의 데이터 전송률을 보장하면서 보안 데이터 전송률을 최대화하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a secure data transmission method and system using a power backoff technique, and more particularly, power in a single cell uplink non-orthogonal multiple access system (NOMA). The present invention relates to a method and system for maximizing a security data transmission rate while ensuring a data transmission rate of a legitimate user using a backoff technique.

비직교 다중 접속 방식(Non-Orthogonal Multiple Access; NOMA)은 비욘드 5G(Beyond 5G)를 위한 유망 기술 중 하나로써, 최근에 활발히 연구되고 있는 기술이다. 이는 낮은 지연시간, 높은 신뢰성, 거대한 연결성 및 향상된 공평성의 다양한 통신 요구 사항들을 만족시킬 수 있는 기술로 각광받고 있다.Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) is one of the promising technologies for Beyond 5G, and is a technology that is being actively studied in recent years. It is spotlighted as a technology that can satisfy various communication requirements with low latency, high reliability, huge connectivity and improved fairness.

비직교 다중 접속 시스템(NOMA 시스템)의 핵심 아이디어는 시간 자원, 주파수 자원 혹은 코드 자원 중 하나의 자원에서 다중 사용자들의 통신 서비스를 지원하는 것이다. 비직교 다중 접속 시스템은 단일 자원 안에서 전력 계층 다중화를 사용하여 복수의 사용자들의 통신 서비스를 지원하는 시스템이기 때문에, 기존의 직교 다중 접속 방식(Orthogonal Multiple Access; OMA)에 비해 신호에 대한 간섭이 증가한다. 이러한 간섭을 제거하기 위해 비직교 다중 접속 방식에서는 순차적 간섭 제거 방식을 사용한다. The core idea of the non-orthogonal multiple access system (NOMA system) is to support the communication service of multiple users in one of the time resource, the frequency resource, or the code resource. Since the non-orthogonal multiple access system is a system that supports communication services of multiple users using power layer multiplexing within a single resource, interference with signals increases compared to the existing Orthogonal Multiple Access (OMA) system. . In order to remove such interference, the non-orthogonal multiple access method uses a sequential interference cancellation method.

순차적 간섭 제거 방식을 이용하면 단일 자원에 할당된 다중 사용자의 정보들에 대한 검출이 가능하다. 즉, 순차적 간섭 제거 방식을 이용하면 겹쳐진 신호를 제거할 수 있다. 상세하게는, 순차적 간섭 제거 방식을 사용하는 수신기는 먼저 겹쳐진 신호 중 가상 센 신호 크기를 갖는 신호를 먼저 검출하고, 나머지 신호들을 잡음으로 취급한다. 이후에, 검출된 가장 큰 신호를 겹쳐진 신호에서 제거한 후, 다음으로 큰 신호를 검출하여 겹쳐진 신호에서 제거한다. 이와 같이, 순차적 간섭 제거 방식을 사용하는 비직교 다중 접속 시스템에서는 사용자들 정보 사이의 전력 차이에 따라 검출되는 정보량이 결정된다. 특히, 상향 링크의 경우, 정보 사이의 전력 세기는 송신 전력과 채널이 중요한 매개변수가 될 수 있다. 따라서, 높은 전송률을 획득하기 위해서는 사용자들과 기지국 사이의 채널을 고려한 적절한 송신 전력 할당 방식이 필요하다. If the sequential interference cancellation method is used, information of multiple users allocated to a single resource can be detected. That is, if the sequential interference cancellation method is used, overlapping signals can be removed. In detail, the receiver using the sequential interference cancellation method first detects a signal having a virtual high signal size among the overlapping signals, and treats the remaining signals as noise. Thereafter, the largest detected signal is removed from the overlapped signal, and then the next largest signal is detected and removed from the overlapped signal. As described above, in a non-orthogonal multiple access system using a sequential interference cancellation method, the amount of information detected is determined according to a power difference between user information. In particular, in the case of an uplink, transmission power and a channel may be important parameters for power strength between information. Therefore, in order to obtain a high transmission rate, an appropriate transmission power allocation scheme in consideration of a channel between users and a base station is required.

기존 암호학 기반의 보안 방식과 달리 물리계층 보안 기술은 무선 통신 환경의 물리적인 특성을 이용한 새로운 보안 방식으로써, 비욘드 5G(Beyond 5G) 시대의 사물 인터넷 등에 접목될 수 있는 새로운 보안 방식으로써 주목받고 있다. 물리계층 보안에 관한 기법들은 다양한 무선 통신 시스템에 접목되어 진행되고 있으나, 상향 링크 비직교 다중 접속을 위한 물리계층 보안 기법은 아직 많이 개발되지 못하였다.Unlike existing cryptography-based security methods, physical layer security technology is a new security method that uses the physical characteristics of a wireless communication environment, and is attracting attention as a new security method that can be applied to the Internet of Things in the Beyond 5G era. Techniques for physical layer security are being grafted to various wireless communication systems, but physical layer security techniques for uplink non-orthogonal multiple access have not been developed.

이에, 본 발명에서는 비직교 다중 접속 시스템에서 도청자가 도청을 시도할 시 적법 사용자의 데이터 전송률을 보장하면서 보안 데이터 전송률을 최대화 하기 위한 기지국과 적법한 사용자간의 채널 크기, 시스템 최대 송신 전력을 고려하는 송신 전력 제어 방식인 전력 백오프 기법(Power Back-Off)을 제안한다. Accordingly, in the present invention, when an eavesdropper attempts eavesdropping in a non-orthogonal multiple access system, the transmission power considering the channel size between the base station and the legitimate user to maximize the security data rate while ensuring the data rate of the legitimate user, and the maximum transmit power of the system. We propose a control method, Power Back-Off.

본 발명의 목적은 기지국과 적법한 사용자 간의 채널 크기 및 시스템 최대 송신 전력을 고려하는 송신 전력 제어 방식인 전력 백오프 기법을 사용함으로써, 도청자가 도청을 시도하는 경우, 적법 사용자의 데이터 전송률을 보장하면서 도청할 수 없는 척도인 보안 데이터 전송률을 최대화하고자 한다. An object of the present invention is to use a power backoff scheme, which is a transmission power control method that considers the channel size between a base station and a legitimate user and the maximum transmission power of the system. We want to maximize the security data transfer rate, a measure that cannot be done.

또한, 본 발명의 목적은 송신 전력 제어 기법인 전력 백오프를 통해 도청자가 도청을 시도하는 경우, 기존 상향 링크 전력 제어 기법에 비해 높은 보안 데이터 전송률을 갖도록 하고, 사용자의 데이터 전송률을 보장하면서 보안 데이터 전송률을 최대화하고자 한다. In addition, it is an object of the present invention to have a higher security data rate compared to the existing uplink power control technique when an eavesdropper attempts eavesdropping through power backoff, which is a transmission power control technique, and secure data while ensuring the user's data rate. You want to maximize the transmission rate.

본 발명의 실시예에 따른 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 방법은 비직교 다중 접속(Non-Orthogonal Multiple Access; NOMA) 시스템에 페어링된 적법 사용자들 각각의 채널 크기에 따라 보안 사용자 또는 정보 사용자를 분류하는 단계, 전력 백오프(Power Back-off) 기법을 사용하여 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자에게 할당된 전력에 의한 수신 신호를 수신하는 단계 및 순차적 간섭 제거 방식을 통해 상기 수신 신호를 복호화하여 상기 적법 사용자들 중 채널 크기가 상대적으로 강한 상기 정보 사용자의 데이터 전송률을 보장하며, 채널 크기가 상대적으로 약한 상기 보안 사용자의 보안 데이터 전송률을 최대화하는 단계를 포함한다.The secure data transmission method using the power backoff technique according to an embodiment of the present invention provides a security user or information user according to the channel size of each legitimate user paired with a non-orthogonal multiple access (NOMA) system. Classifying, receiving a received signal based on power allocated to the security user or the information user using a power back-off technique, and decoding the received signal through a sequential interference cancellation method, And ensuring a data transmission rate of the information user having a relatively strong channel size among legitimate users, and maximizing a security data transmission rate of the security user having a relatively weak channel size.

상기 보안 사용자 또는 정보 사용자를 분류하는 단계는 상기 비직교 다중 접속 시스템에 페어링된 상기 적법 사용자들 중에서 채널 크기에 따라 약한 채널의 상기 보안 사용자 또는 강한 채널의 상기 정보 사용자를 분류할 수 있다.Classifying the security user or the information user may classify the security user with a weak channel or the information user with a strong channel among the legitimate users paired with the non-orthogonal multiple access system according to a channel size.

상기 보안 사용자 또는 정보 사용자를 분류하는 단계는 상기 비직교 다중 접속 시스템에 할당된 최대 송신 전력의 크기와 매 순간의 채널 크기를 고려하며, 채널 변화에 따라 데이터 전송률 보장과 보안 데이터 전송률 극대화를 위한 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자를 구분할 수 있다.The step of classifying the security user or the information user considers the size of the maximum transmission power allocated to the non-orthogonal multiple access system and the size of the channel at each instant, and the data transmission rate is guaranteed and the security data transmission rate is maximized according to a channel change. A security user or a user of the information can be distinguished.

상기 수신 신호를 수신하는 단계는 상기 전력 백오프 기법을 사용하여 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자에 전력을 할당하고, 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자로부터 상기 할당된 전력에 의한 송신 전력 및 전송 메시지의 상기 수신 신호를 수신할 수 있다.The receiving of the received signal allocates power to the security user or the information user using the power backoff technique, and transmits power according to the allocated power and the transmission message from the security user or the information user. It can receive a received signal.

상기 수신 신호를 수신하는 단계는 상기 전력 백오프 기법을 통해 산출되는 최적의 전력 백오프 매개변수를 사용하여 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자의 상기 수신 신호를 위한 전력에 할당할 수 있다.The receiving of the received signal may allocate power for the received signal of the security user or the information user by using an optimal power backoff parameter calculated through the power backoff technique.

상기 복호화하여 데이터 전송률을 보장하고 보안 데이터 전송률을 최대화하는 단계는 데이터 복호 방식인 상기 순차적 간섭 제거 방식을 사용하여 복호하는 경우, 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자로부터 수신된 상기 수신 신호에 적절한 전력 할당을 통해 데이터 전송률을 보장하며, 보안 데이터 전송률을 최대화할 수 있다.In the case of decoding using the sequential interference cancellation method, which is a data decoding method, the step of securing the data transmission rate by decoding and maximizing the security data transmission rate is performed by assigning appropriate power to the received signal received from the security user or the information user. Through this, the data transmission rate is guaranteed, and the security data transmission rate can be maximized.

상기 복호화하여 데이터 전송률을 보장하고 보안 데이터 전송률을 최대화하는 단계는 송신 전력 제어 방식인 상기 전력 백오프 기법을 통해 상기 적법 사용자들의 데이터 전송률을 고려하여 최적의 상기 보안 데이터 전송률을 증가시킬 수 있다. In the step of securing the data transmission rate by decoding and maximizing the security data transmission rate, the optimal security data transmission rate may be increased in consideration of the data transmission rate of the legitimate users through the power back-off method, which is a transmission power control method.

본 발명의 실시예에 따른 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 시스템은 비직교 다중 접속(Non-Orthogonal Multiple Access; NOMA) 시스템에 페어링된 적법 사용자들 각각의 채널 크기에 따라 보안 사용자 또는 정보 사용자를 분류하는 분류부, 전력 백오프(Power Back-off) 기법을 사용하여 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자에게 할당된 전력에 의한 수신 신호를 수신하는 획득부 및 순차적 간섭 제거 방식을 통해 상기 수신 신호를 복호화하여 상기 적법 사용자들 중 채널 크기가 상대적으로 강한 상기 정보 사용자의 데이터 전송률을 보장하며, 채널 크기가 상대적으로 약한 상기 보안 사용자의 보안 데이터 전송률을 최대화하는 적용부를 포함한다.The secure data transmission system using the power backoff technique according to an embodiment of the present invention provides a security user or an information user according to the channel size of each legitimate user paired with a non-orthogonal multiple access (NOMA) system. A classification unit that classifies, an acquisition unit that receives a received signal by power allocated to the security user or the information user using a power back-off technique, and decodes the received signal through a sequential interference cancellation method. Thus, the data transmission rate of the information user having a relatively strong channel size among the legitimate users is guaranteed, and an application unit maximizing the security data transmission rate of the security user having a relatively weak channel size is included.

상기 분류부는 상기 비직교 다중 접속 시스템에 페어링된 상기 적법 사용자들 중에서 채널 크기에 따라 약한 채널의 상기 보안 사용자 또는 강한 채널의 상기 정보 사용자를 분류할 수 있다.The classification unit may classify the security user with a weak channel or the information user with a strong channel from among the legitimate users paired with the non-orthogonal multiple access system according to a channel size.

상기 분류부는 상기 비직교 다중 접속 시스템에 할당된 최대 송신 전력의 크기와 매 순간의 채널 크기를 고려하며, 채널 변화에 따라 데이터 전송률 보장과 보안 데이터 전송률 극대화를 위한 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자를 구분할 수 있다.The classification unit considers the size of the maximum transmission power allocated to the non-orthogonal multiple access system and the channel size at each moment, and distinguishes the security user or the information user for securing a data transmission rate and maximizing a security data transmission rate according to a channel change. I can.

상기 획득부는 상기 전력 백오프 기법을 사용하여 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자에 전력을 할당하고, 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자로부터 상기 할당된 전력에 의한 송신 전력 및 전송 메시지의 상기 수신 신호를 수신할 수 있다. The acquisition unit allocates power to the security user or the information user using the power backoff technique, and receives the transmission power according to the allocated power and the received signal of the transmission message from the security user or the information user. I can.

상기 획득부는 상기 전력 백오프 기법을 통해 산출되는 최적의 전력 백오프 매개변수를 사용하여 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자의 상기 수신 신호를 위한 전력에 할당할 수 있다.The acquisition unit may allocate power for the received signal of the security user or the information user by using an optimal power backoff parameter calculated through the power backoff technique.

상기 적용부는 데이터 복호 방식인 상기 순차적 간섭 제거 방식을 사용하여 복호하는 경우, 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자로부터 수신된 상기 수신 신호에 적절한 전력 할당을 통해 데이터 전송률을 보장하며, 보안 데이터 전송률을 최대화할 수 있다.In the case of decoding using the sequential interference cancellation method, which is a data decoding method, the application unit guarantees a data transmission rate through appropriate power allocation to the received signal received from the security user or the information user, and maximizes the security data transmission rate. I can.

상기 적용부는 송신 전력 제어 방식인 상기 전력 백오프 기법을 통해 상기 적법 사용자들의 데이터 전송률을 고려하여 최적의 상기 보안 데이터 전송률을 증가시킬 수 있다.The application unit may increase the optimal security data transmission rate in consideration of the data transmission rate of the legitimate users through the power back-off method, which is a transmission power control method.

본 발명의 실시예에 따르면, 전력 백오프 기법을 사용함으로써, 사용자들과 기지국의 채널 및 비직교 다중 접속 시스템에 할당된 최대 송신 전력을 고려하여 제한된 자원을 고려한 최대 보안 데이터 전송률을 증가시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by using the power backoff technique, it is possible to increase the maximum security data rate considering limited resources in consideration of the maximum transmission power allocated to the channels of users and the base station and the non-orthogonal multiple access system. .

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 도청자가 존재하는 경우, 물리 계층에서 보안 데이터 전송률을 최대화할 수 있으므로, 이를 통해 통신 시스템의 보안 유지를 위한 추가적인 후속 조치를 용이하게 할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, when there is an eavesdropper, the security data transmission rate at the physical layer can be maximized, and thus, additional follow-up measures for maintaining the security of the communication system can be facilitated.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비직교 다중 접속(NOMA) 시스템의 개념도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 방법의 동작 흐름도를 도시한 것이다.
도 3은 목표 수신 전력에 대한 보안 데이터 전송률을 그래프로 도시한 것이다.
도 4는 목표 수신 전력에 대한 시스템 전송률을 그래프로 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 시스템의 세부 구성을 블록도로 도시한 것이다.
1 is a conceptual diagram illustrating a non-orthogonal multiple access (NOMA) system according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart illustrating an operation of a method for transmitting secure data using a power back-off technique according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing the security data transmission rate with respect to the target received power.
4 is a graph showing a system transmission rate for a target received power.
5 is a block diagram showing a detailed configuration of a secure data transmission system using a power backoff technique according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. In addition, the same reference numerals shown in each drawing indicate the same member.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In addition, terms used in the present specification are terms used to properly express preferred embodiments of the present invention, which may vary according to the intention of viewers or operators, or customs in the field to which the present invention belongs. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

본 발명의 실시예에 따른 물리 계층 보안을 위한 비직교 다중 접속 시스템은 네트워크 내의 의도되지 않은 다른 수신자, 즉 도청자가 존재할 경우, 단일 안테나를 보유한 적법 사용자들의 데이터 전송률을 보장하면서 높은 보안 데이터 전송률을 획득하도록 하는 것을 그 요지로 한다. In the non-orthogonal multiple access system for physical layer security according to an embodiment of the present invention, when there is another unintended receiver in the network, i.e., an eavesdropper, a high security data rate is obtained while ensuring the data rate of legitimate users with a single antenna. The point is to do it.

이를 위해서는 상향 링크 비직교 다중 접속을 위한 최적의 송신 전력 제어 기법인 정보 송신 단계 전에 선행되어야 한다.For this, it must precede the information transmission step, which is an optimal transmission power control scheme for uplink non-orthogonal multiple access.

비직교 다중 접속에서 사용되는 순차적 간섭 제거 방식(Successive Interference Cancellation; SIC)은 단일 자원을 공유하는 다중 사용자의 정보를 검출할 수 있으며, 기존 직교 다중 접속 방식(Orthogonal Multiple Access; OMA)에 비해 증가한 신호에 대한 간섭을 최소화할 수 있다. 따라서, 비직교 다중 접속 시스템에서는 순차적 간섭 제거 방식과 시스템의 특성을 고려하여 기존의 직교 다중 접속 시스템과 다른 상향 링크 송신 전력 제어 기법이 필수적이다. The sequential interference cancellation method (SIC) used in non-orthogonal multiple access can detect information of multiple users sharing a single resource, and is an increased signal compared to the conventional orthogonal multiple access method (OMA). Can minimize interference to Therefore, in a non-orthogonal multiple access system, an uplink transmission power control method different from the conventional orthogonal multiple access system is essential in consideration of the sequential interference cancellation method and the characteristics of the system.

상향 링크 비직교 다중 접속 시스템에서 순차적 간섭 제거 방식을 이용하면 단일 자원에 할당된 다중 사용자 각각의 정보량은 사용자들의 채널과 송신 전력에 의해 결정된다. 하지만, 비직교 다중 접속 네트워크에 적법 사용자뿐 아니라 도청자가 존재하는 경우, 사용자들의 데이터 전송률뿐 아니라 도청할 수 없는 척도인 보안 데이터 전송률도 중요한 시스템 매개변수가 된다.When the sequential interference cancellation scheme is used in an uplink non-orthogonal multiple access system, the amount of information of each multi-user allocated to a single resource is determined by the channels and transmission power of the users. However, when there are eavesdroppers as well as legitimate users in a non-orthogonal multiple access network, not only the data rate of users but also the security data rate, which is a measure that cannot be eavesdropped, becomes an important system parameter.

따라서, 본 발명에서는 비직교 다중 접속 시스템에서 도청자가 도청을 시도할 시, 적법 사용자의 데이터 전송률을 보장하면서 최대 보안 데이터 전송률을 얻을 수 있는 최적의 송신 전력 제어 방식이 전력 백오프 기법(Power Back-off)을 제안한다. Therefore, in the present invention, when an eavesdropper attempts eavesdropping in a non-orthogonal multiple access system, the optimal transmission power control method that can obtain the maximum secure data rate while ensuring the data rate of a legitimate user is a power back-off technique. off).

이러한 본 발명에 대해 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.The present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5 as follows.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비직교 다중 접속(NOMA) 시스템의 개념도를 도시한 것이다.1 is a conceptual diagram illustrating a non-orthogonal multiple access (NOMA) system according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 2명의 적법 사용자(User1, User2)와 1명의 도청자(Eavesdropper)가 있는 상향 링크(Uplink) 비직교 다중 접속 시스템(Non Orthogonal Multiple Access; NOMA, 100)을 도식화한 것이다. 이때, 본 발명에서 고려하는 통신 시스템은 단일 자원에 전력 계층 다중화 방식을 통한 다중 사용자들에 대한 자원 할당 방식인 비직교 다중 접속 시스템(100)이다. 1, an uplink non-orthogonal multiple access system with two legitimate users (User1, User2) and one eavesdropper (Eavesdropper) according to an embodiment of the present invention (Non Orthogonal Multiple Access; NOMA, 100) is a schematic diagram. In this case, the communication system considered in the present invention is a non-orthogonal multiple access system 100, which is a resource allocation method for multiple users through a power layer multiplexing method on a single resource.

비직교 다중 접속 시스템(100)은 단일 안테나를 갖는 기지국(Base station)과 통신 서비스를 제공하고자 하는 대상인 K명의 단일 안테나 사용자(User1, User2)로 구성될 수 있다. 이때, 단일 안테나를 갖는 도청자(Eavesdropper)는 적법 사용자(User1, User2)의 신호를 복호하여 도청한다. The non-orthogonal multiple access system 100 may be composed of a base station having a single antenna and K single antenna users (User1, User2) who are targets to provide a communication service. At this time, the eavesdropper having a single antenna decodes and intercepts the signals of the legitimate users (User1, User2).

본 발명에서의 세부 내용은 하기의 단계로 설명하며, 각 단계는 1)상향 링크 비직교 다중 접속 시스템 모델에서 보안 데이터 전송률을 획득을 위한 보안 데이터 전송률 획득 단계, 및 2)상향 링크 비직교 다중 접속 시스템의 최대 보안 데이터 전송률을 위한 전력 백오프 기법 구성 단계로 구성될 수 있다.The details of the present invention are described in the following steps, each step is 1) a secure data rate acquisition step for obtaining a secure data rate in an uplink non-orthogonal multiple access system model, and 2) an uplink non-orthogonal multiple access It can consist of configuring a power backoff scheme for the maximum secure data rate of the system.

1)보안 데이터 전송률 획득 단계는, K명의 사용자 단말들 중 M명의 사용자들이 페어링된 상황에서의 비직교 다중 접속 시스템을 고려한다. 이때, 기지국(Base station)과 적법한 사용자들(Users) 사이의 채널은

Figure 112019087807767-pat00001
, 적법한 사용자들(Users)과 도청자(Eavesdropper) 사이의 채널은
Figure 112019087807767-pat00002
으로 나타낸다. 1) In the step of obtaining a secure data rate, consider a non-orthogonal multiple access system in a situation in which M users among K user terminals are paired. At this time, the channel between the base station and legitimate users
Figure 112019087807767-pat00001
, The channel between legitimate users (Users) and eavesdroppers (Eavesdropper)
Figure 112019087807767-pat00002
Represented by

여기서,

Figure 112019087807767-pat00003
은 m번째 적법한 사용자와 기지국 및 도청자 사이의 소규모 페이딩을 나타내고,
Figure 112019087807767-pat00004
은 m번째 적법한 사용자와 기지국 및 도청자 사이의 대규모 페이딩을 나타낸다. here,
Figure 112019087807767-pat00003
Represents a small fading between the mth legitimate user and the base station and eavesdropper,
Figure 112019087807767-pat00004
Represents the massive fading between the mth legitimate user and the base station and eavesdropper.

[수식 1][Equation 1]

Figure 112019087807767-pat00005
Figure 112019087807767-pat00005

여기서,

Figure 112019087807767-pat00006
는 각각 기지국과 사용자, 그리고 도청자와 사용자 사이의 소규모 페이딩 채널에 대한 확률 밀도 함수를 나타낸다. here,
Figure 112019087807767-pat00006
Represents the probability density function for the small fading channel between the base station and the user, and the eavesdropper and the user, respectively.

[수식 2][Equation 2]

Figure 112019087807767-pat00007
Figure 112019087807767-pat00007

여기서, dm은 각 m번째 적법한 사용자와 기지국 사이의 거리를 나타내며,

Figure 112019087807767-pat00008
는 거리 손실 계수를 나타낸다. 이때, 채널 hm은 시스템 내의 기지국에게 알려져 있다고 가정한다. Here, d m represents the distance between each m-th legitimate user and the base station,
Figure 112019087807767-pat00008
Denotes the distance loss coefficient. At this time, it is assumed that the channel h m is known to the base station in the system.

기지국은 채널 이득 크기를 비교하여 페어링된 사용자의 순서를 할당한다. 예를 들어, 2명이 페어링된 경우에, 기지국은 채널 이득이 큰 사용자는 1번, 작은 사용자는 2번을 할당할 수 있다.The base station allocates an order of paired users by comparing the channel gain size. For example, when two people are paired, the base station may allocate 1 for a user with a large channel gain and 2 for a small user.

[수식 3][Equation 3]

Figure 112019087807767-pat00009
Figure 112019087807767-pat00009

페어링된 사용자들이 보낸 신호는 하기의 [수식 4]와 같다.Signals sent by paired users are as shown in [Equation 4] below.

[수식 4][Equation 4]

Figure 112019087807767-pat00010
Figure 112019087807767-pat00010

여기서, pi와 si는 각각

Figure 112019087807767-pat00011
번 사용자의 송신 전력과 전송 메시지를 의미한다. Where pi and si are respectively
Figure 112019087807767-pat00011
It means the transmit power and transmit message of user.

또한, 페어링된 사용자들이 보낸 신호를 기지국이 수신하는 데이터는 하기의 [수식 5]와 같다.In addition, data received by the base station on signals sent by paired users is as shown in [Equation 5] below.

[수식 5][Equation 5]

Figure 112019087807767-pat00012
Figure 112019087807767-pat00012

여기서,

Figure 112019087807767-pat00013
은 백색 가우시안 잡음을 의미한다. here,
Figure 112019087807767-pat00013
Means white Gaussian noise.

비직교 다중 접속 시스템에서 기지국은 수신 신호를 복호하기 위해 순차적 간섭 제거 방식을 사용한다. 이때, 기지국에서 각각 달성 가능한 m번째 사용자의 데이터 전송률은 하기의 [수식 6]과 같다.In a non-orthogonal multiple access system, a base station uses a sequential interference cancellation scheme to decode a received signal. At this time, the data rate of the m-th user that can be achieved in each base station is as shown in [Equation 6] below.

[수식 6][Equation 6]

Figure 112019087807767-pat00014
Figure 112019087807767-pat00014

비직교 다중 접속 시스템은 도청자 또한 순차적 간섭 제거 방식을 사용한다. 본 발명에서는 최악의 보안 상황을 가정하기 위하여 도청자의 검출 능력이 적법 사용자보다 우수하다고 가정한다. 이에 따라, 도청자가 달성 가능한 m번째 사용자의 데이터 전송률은 하기의 [수식 7]과 같다.In the non-orthogonal multiple access system, the eavesdropper also uses a sequential interference cancellation scheme. In the present invention, it is assumed that the eavesdropper's detection ability is superior to that of a legitimate user in order to assume the worst security situation. Accordingly, the data transmission rate of the m-th user that the eavesdropper can achieve is as shown in [Equation 7] below.

[수식 7][Equation 7]

Figure 112019087807767-pat00015
Figure 112019087807767-pat00015

여기서,

Figure 112019087807767-pat00016
은 도청자와 m번째 사용자 사이의 채널을 나타낸다. here,
Figure 112019087807767-pat00016
Represents the channel between the eavesdropper and the m-th user.

또한 전술한 [수식 6] 및 [수식 7]을 이용하면, 하기의 [수식 8]과 같이 보안 전송률을 나타낼 수 있다. In addition, by using the above-described [Equation 6] and [Equation 7], the security transmission rate can be expressed as shown in [Equation 8] below.

[수식 8][Equation 8]

Figure 112019087807767-pat00017
Figure 112019087807767-pat00017

여기서,

Figure 112019087807767-pat00018
이다. here,
Figure 112019087807767-pat00018
to be.

마지막으로 본 발명은 비직교 다중 접속을 위한 전력 백오프를 사용한다. 이때, m번째 사용자의 송신 전력을 다음과 같이 정의한다. Finally, the present invention uses power backoff for non-orthogonal multiple access. At this time, the transmission power of the m-th user is defined as follows.

[수식 9][Equation 9]

Figure 112019087807767-pat00019
Figure 112019087807767-pat00019

여기서,

Figure 112019087807767-pat00020
는 가장 강한 채널의 사용자(m번째 사용자)의 목표 수신 전력을 나타내고,
Figure 112019087807767-pat00021
는 전력 백오프 매개변수를 나타낸다. here,
Figure 112019087807767-pat00020
Represents the target reception power of the user of the strongest channel (mth user),
Figure 112019087807767-pat00021
Denotes the power backoff parameter.

나아가 2)전력 백오프 기법 구성 단계는, 기존 상향 링크 송신 전력 제어 기법과 다르게 보안 데이터 전송률을 고려한 송신 전력 제어 기법을 제안한다. 특히, 비직교 다중 접속에서 2명의 사용자(User1, User2)가 페어링된(M=2) 경우를 고려하며, 전체 시스템에 송신 전력이 제한된 경우를 고려한다. Furthermore, in the step of 2) configuring the power backoff scheme, unlike the existing uplink transmission power control scheme, we propose a transmission power control scheme that considers the security data rate. In particular, a case in which two users (User1, User2) are paired (M=2) in a non-orthogonal multiple access is considered, and a case in which transmission power is limited to the entire system is considered.

[수식 10][Equation 10]

Figure 112019087807767-pat00022
Figure 112019087807767-pat00022

여기서, P는 전체 시스템에 할당된 송신 전력을 나타낸다.Here, P represents the transmission power allocated to the entire system.

비직교 다중 접속 시스템에서는 페어링된 사용자 중 상대적으로 좋은 채널을 가진 2번 사용자에 비해 약한 채널을 가진 1번 사용자가 도청에 취약하다. 따라서, 보안 데이터 전송률을 고려한 송신 전력 제어 방식인 전력 백오프 방식에서는 페어링된 사용자 중 약한 채널 사용자를 보안 사용자, 강한 채널 사용자를 정보 사용자로 지정한다. 따라서, 본 발명은 비직교 다중 접속 시스템에서 페어링된 사용자 중 강한 채널의 사용자의 데이터 전송률을 보장하며 약한 채널의 보안 데이터 전송률을 최대화하는 전력 백오프 방식을 제안한다.In a non-orthogonal multiple access system, user 1 with a weaker channel is more vulnerable to eavesdropping than user 2 with a relatively good channel among paired users. Accordingly, in the power backoff method, which is a transmission power control method in consideration of the security data rate, among paired users, a weak channel user is designated as a security user and a strong channel user is designated as an information user. Accordingly, the present invention proposes a power backoff scheme that guarantees a data rate of a user of a strong channel among paired users in a non-orthogonal multiple access system and maximizes the security data rate of a weak channel.

[수식 11][Equation 11]

Figure 112019087807767-pat00023
Figure 112019087807767-pat00023

여기서, Q는 페어링된 사용자 중 강한 사용자의 데이터 전송률을 보장하기 위한 데이터 요구 상수(data requirement)를 나타낸다. [수식 11]은 채널과 시스템 최대 송신 전력을 고려하여 각 순간마다 최대 보안 전송률에 대한 송신 전력 제어가 가능한 방식이다. 목적함수

Figure 112019087807767-pat00024
Figure 112019087807767-pat00025
인 경우 하기의 수식들([수식 12], [수식 13])을 통해 오목함수 임을 알 수 있다. Here, Q denotes a data requirement constant for ensuring a data rate of a strong user among paired users. [Equation 11] is a method capable of controlling the transmission power for the maximum security transmission rate at each instant in consideration of the maximum transmission power of the channel and the system. Objective function
Figure 112019087807767-pat00024
Is
Figure 112019087807767-pat00025
In the case of, it can be seen that it is a concave function through the following equations ([Equation 12], [Equation 13]).

[수식 12][Equation 12]

Figure 112019087807767-pat00026
Figure 112019087807767-pat00026

여기서, log()는 단조 증가 함수이기 때문에 생략이 가능하다. 따라서, log()를 생략한 보안 정전 확률 함수

Figure 112019087807767-pat00027
를 이용하여 이차 미분을 하면 하기의 [수식 13]과 같다.Here, log() can be omitted because it is a monotonically increasing function. Therefore, the security outage probability function omitting log()
Figure 112019087807767-pat00027
If the second derivative is performed by using, it is as shown in [Equation 13] below.

[수식 13][Equation 13]

Figure 112019087807767-pat00028
Figure 112019087807767-pat00028

최적화 기법 중 하나인 선형 계획법 알고리즘을 사용하기 위하여 최적화 매개변수인 p1, p2에 대한 목적함수

Figure 112019087807767-pat00029
를 하기의 [수식 14]와 같이 변형한다.Objective functions for the optimization parameters p1 and p2 to use the linear programming algorithm, one of the optimization techniques.
Figure 112019087807767-pat00029
Is transformed as shown in [Equation 14] below.

[수식 14][Equation 14]

Figure 112019087807767-pat00030
Figure 112019087807767-pat00030

결과적으로, 최적의 전력 백오프 매개변수를 획득할 수 있는 식은 하기의 [수식 15]와 같이 변형 가능하다. As a result, the equation for obtaining the optimal power backoff parameter can be modified as shown in [Equation 15] below.

[수식 15][Equation 15]

Figure 112019087807767-pat00031
Figure 112019087807767-pat00031

여기서,

Figure 112019087807767-pat00032
은 강한 채널 사용자에 대한 신호 대 잡음비 요구 상수를 나타낸다. 최종적으로 변형된 최적화 식인 [수식 15]에 선형 계획법 알고리즘을 사용하여 최적의 전력 백오프 매개변수를 쉽게 획득할 수 있다.here,
Figure 112019087807767-pat00032
Denotes the signal-to-noise ratio demand constant for strong channel users. Finally, the optimal power backoff parameter can be easily obtained by using a linear programming algorithm in [Equation 15], which is a modified optimization equation.

본 발명의 실시예에 따른 송신 전력 제어 방식인 전력 백오프 기법은 적법 사용자의 데이터 전송률을 고려하며, 최적의 보안 전송률을 갖는다. 또한, 시스템에 할당된 최대 송신 전력의 크기를 고려하고, 매 순간의 채널 크기를 고려하는 방식이므로 채널의 변화에 따른 적절한 전력 백오프 기법의 적용이 가능하다. The power backoff scheme, which is a transmission power control method according to an embodiment of the present invention, considers a data transmission rate of a legitimate user and has an optimal security transmission rate. In addition, since it is a method that considers the size of the maximum transmission power allocated to the system and the channel size at each moment, it is possible to apply an appropriate power backoff technique according to a change in channel.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 방법의 동작 흐름도를 도시한 것이다.2 is a flowchart illustrating an operation of a method for transmitting secure data using a power back-off technique according to an embodiment of the present invention.

도 2의 방법은 도 5에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 시스템에 의해 수행된다. The method of FIG. 2 is performed by the secure data transmission system using the power backoff technique according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 5.

도 2를 참조하면, 단계 210에서, 비직교 다중 접속(Non-Orthogonal Multiple Access; NOMA) 시스템에 페어링된 적법 사용자들 각각의 채널 크기에 따라 보안 사용자 또는 정보 사용자를 분류한다. Referring to FIG. 2, in step 210, a security user or an information user is classified according to a channel size of each of the legitimate users paired with a non-orthogonal multiple access (NOMA) system.

기지국은 채널 이득 크기를 비교하여 시스템에 페어링된 사용자의 순서를 할당할 수 있다. 예를 들어, 2명이 페어링된 경우 채널 이득이 큰 사용자는 1번, 작은 사용자는 2번을 할당한다. 이에, 단계 210은 비직교 다중 접속 시스템에 페어링된 적법 사용자들 중에서 채널 크기에 따라 약한 채널의 보안 사용자 또는 강한 채널의 정보 사용자를 분류할 수 있다.The base station may compare the channel gain size and allocate the order of users paired to the system. For example, when two people are paired, 1 is assigned to a user with a large channel gain and 2 is assigned to a small user. Accordingly, in step 210, among legitimate users paired with the non-orthogonal multiple access system, security users with weak channels or information users with strong channels may be classified according to the channel size.

본 발명은 비직교 다중 접속 시스템에 할당된 최대 송신 전력의 크기를 고려하고, 매 순간의 채널 크기를 고려할 수 있다. 이에, 단계 210은 비직교 다중 접속 시스템에 할당된 최대 송신 전력의 크기와 매 순간의 채널 크기를 고려하며, 채널 변화에 따라 데이터 전송률 보장과 보안 데이터 전송률 극대화를 위한 보안 사용자 또는 정보 사용자를 구분할 수 있다.The present invention may consider the size of the maximum transmission power allocated to the non-orthogonal multiple access system, and the channel size at each instant. Accordingly, step 210 considers the size of the maximum transmission power allocated to the non-orthogonal multiple access system and the size of the channel at each moment, and according to the channel change, it is possible to distinguish between a security user or an information user to ensure a data rate and maximize the security data rate. have.

단계 220에서, 전력 백오프(Power Back-off) 기법을 사용하여 보안 사용자 또는 정보 사용자에게 할당된 전력에 의한 수신 신호를 수신한다. In step 220, a received signal according to power allocated to a security user or an information user is received using a power back-off technique.

단계 220은 전력 백오프 기법을 사용하여 보안 사용자 또는 정보 사용자에 전력을 할당하고, 보안 사용자 또는 정보 사용자로부터 할당된 전력에 의한 송신 전력 및 전송 메시지의 수신 신호를 수신할 수 있다. 보다 구체적으로, 단계 220은 전력 백오프 기법을 통해 산출되는 최적의 전력 백오프 매개변수를 사용하여 보안 사용자 또는 정보 사용자의 수신 신호를 위한 전력에 할당할 수 있다. Step 220 may allocate power to the security user or the information user using a power backoff technique, and receive a transmission power according to the allocated power and a reception signal of a transmission message from the security user or the information user. More specifically, step 220 may allocate power for a received signal of a security user or information user by using an optimal power backoff parameter calculated through a power backoff technique.

이때, 상기 전력 백오프 매개변수는 전술한 [수식 11] 내지 [수식 15]에 의해 산출되며, 전력 백오프 기법을 통해 산출된 전력 백오프 매개변수는 각 적법 사용자의 데이터(예를 들면, 송신 전력 및 전송 메시지의 수신 신호) 전송을 위한 전력에 할당될 수 있다. At this time, the power backoff parameter is calculated by the above-described [Equation 11] to [Equation 15], and the power backoff parameter calculated through the power backoff technique is data of each legitimate user (for example, transmission It may be allocated to power and power for transmission of a received signal of a transmitted message).

즉, 본 발명의 실시예에 따른 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 방법은 순차적 간섭 제거 방식의 데이터 복호 방식을 사용하므로, 기존의 직교 시스템 방식과 달리 데이터 전송률을 보장하며, 보안 데이터 전송률을 최대화하는 전력 할당 방식인 전력 백오프 기법을 사용하는 것을 특징으로 한다. That is, the secure data transmission method using the power back-off method according to the embodiment of the present invention uses a data decoding method of a sequential interference cancellation method, so unlike the conventional orthogonal system method, the data transmission rate is guaranteed and the security data transmission rate is maximized. It is characterized by using a power back-off technique, which is a power allocation scheme.

단계 230에서, 순차적 간섭 제거 방식을 통해 수신 신호를 복호화하여 적법 사용자들 중 채널 크기가 상대적으로 강한 정보 사용자의 데이터 전송률을 보장하며, 채널 크기가 상대적으로 약한 보안 사용자의 보안 데이터 전송률을 최대화한다.In step 230, the received signal is decoded through a sequential interference cancellation method to guarantee a data transmission rate of an information user with a relatively strong channel size among legitimate users, and maximize a security data transmission rate of a security user with a relatively weak channel size.

이때, 보안 데이터 전송률은 기지국에서 복호한 적법 사용자들의 데이터 전송률에서 도청자가 복호한 적법 사용자들의 데이터 전송률을 뺀 값을 나타낼 수 있다.In this case, the security data rate may represent a value obtained by subtracting the data rate of legitimate users decoded by the eavesdropper from the data rate of legitimate users decoded by the base station.

비직교 다중 접속 시스템에서 기지국은 수신 신호를 복호하기 위해 순차적 간섭 제거 방식을 사용할 수 있다. 순차적 간섭 제거 방식(Successive Interference Cancellation; SIC)은 단일 자원을 공유하는 다중 사용자의 정보를 검출할 수 있으며, 기존 직교 다중 접속 방식(Orthogonal Multiple Access; OMA)에 비해 증가한 신호에 대한 간섭을 최소화할 수 있다. 따라서, 비직교 다중 접속 시스템에서는 순차적 간섭 제거 방식과 시스템의 특성을 고려하여 기존의 직교 다중 접속 시스템과 다른 상향 링크 송신 전력 제어 기법이 필수적이다. In a non-orthogonal multiple access system, a base station may use a sequential interference cancellation scheme to decode a received signal. The sequential interference cancellation method (SIC) can detect information of multiple users sharing a single resource, and can minimize interference with increased signals compared to the existing Orthogonal Multiple Access (OMA) method. have. Therefore, in a non-orthogonal multiple access system, an uplink transmission power control method different from the conventional orthogonal multiple access system is essential in consideration of the sequential interference cancellation method and the characteristics of the system.

단계 230은 데이터 복호 방식인 순차적 간섭 제거 방식을 사용하여 복호하는 경우, 적법 사용자들인 보안 사용자 또는 정보 사용자로부터 수신된 수신 신호에 적절한 전력 할당을 통해 데이터 전송률을 보장하며, 보안 데이터 전송률을 최대화할 수 있다. 이때, 단계 230은 송신 전력 제어 방식인 전력 백오프 기법을 통해 적법 사용자들의 데이터 전송률을 고려하여 최적의 보안 데이터 전송률을 증가시킬 수 있다. In step 230, when decoding is performed using the sequential interference cancellation method, which is a data decoding method, the data transmission rate is guaranteed by appropriate power allocation to the received signal received from the security user or the information user, which is the legitimate user, and the security data transmission rate can be maximized. have. In this case, step 230 may increase the optimal security data transmission rate in consideration of the data transmission rate of legitimate users through a power back-off method, which is a transmission power control method.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 방법은 전력 백오프 방식을 사용함으로써, 적법 사용자들이 전송한 데이터들을 복호할 때, 적절한 전력 할당을 통해 데이터 전송률을 높이고자 하는 것이며, 더 나아가 데이터 전송률에서 보안 데이터 전송률을 향상시키고자 한다. That is, the secure data transmission method using the power back-off method according to the embodiment of the present invention uses the power back-off method, so that when decoding data transmitted by legitimate users, it is intended to increase the data transmission rate through appropriate power allocation. Furthermore, it is intended to improve the security data transmission rate in the data transmission rate.

도 3은 목표 수신 전력에 대한 보안 데이터 전송률을 그래프로 도시한 것이다. 3 is a graph showing the security data transmission rate with respect to the target received power.

도 3에서는 목표 수신 전력 매개변수인

Figure 112019087807767-pat00033
를 증가시키면서 본 발명의 실시예에 따른 검출 방식인 전력 백오프 방식(Proposed scheme)을 사용했을 경우와 기존 LTE 등의 셀룰러 망에서 사용하는 상향 링크 송신 전력 제어 기술(Conventional scheme)을 사용했을 경우의 보안 데이터 전송률을 비교하였다.In Figure 3, the target received power parameter
Figure 112019087807767-pat00033
In the case of using a power backoff scheme (Proposed scheme), which is a detection method according to an embodiment of the present invention while increasing, and when using an uplink transmission power control technology (Conventional scheme) used in a cellular network such as existing LTE. The security data transfer rates were compared.

도 3에서 확인할 수 있듯이 본 발명에서 제안하는 방식이 기존 방식에 비해 월등히 높은 보안 전송률을 갖음을 알 수 있다. 이에 따라서, 보안 데이터 전송을 위한 전력 백오프 방식을 통해 비직교 다중 접속 네트워크의 시스템 보안율을 최대화할 수 있음을 알 수 있다. As can be seen from FIG. 3, it can be seen that the scheme proposed by the present invention has a significantly higher security transmission rate than the conventional scheme. Accordingly, it can be seen that the system security rate of the non-orthogonal multiple access network can be maximized through a power back-off method for secure data transmission.

도 4는 목표 수신 전력에 대한 시스템 전송률을 그래프로 도시한 것이다.4 is a graph showing a system transmission rate for a target received power.

도 4에서는 목표 수신 전력 매개변수인

Figure 112019087807767-pat00034
를 증가시키면서 본 발명의 실시예에 따른 검출 방식인 전력 백오프 방식(Proposed scheme)을 사용했을 경우와 기존 LTE 등의 셀룰러 망에서 사용하는 상향 링크 송신 전력 제어 기술(Conventional scheme)을 사용했을 경우의 시스템 전송률을 비교하였다. 여기서, 시스템 전송률은 보안 데이터 전송률과 고려하는 데이터 전송률의 합을 의미한다. In Figure 4, the target received power parameter
Figure 112019087807767-pat00034
In the case of using a power backoff scheme (Proposed scheme), which is a detection method according to an embodiment of the present invention while increasing, and when using an uplink transmission power control technology (Conventional scheme) used in a cellular network such as existing LTE. The system transmission rates were compared. Here, the system transmission rate means the sum of the security data transmission rate and the considered data transmission rate.

도 4에서 확인할 수 있듯이 본 발명에서 제안하는 방식이 기존 방식에 비해 높은 시스템 전송률을 얻을 수 있음을 알 수 있다.As can be seen from FIG. 4, it can be seen that the scheme proposed by the present invention can obtain a higher system transmission rate compared to the conventional scheme.

이에 따라서, 전력 백오프 방식은 적법 사용자의 데이터 전송률을 보장하면서 보안 데이터 전송률을 최대화하는 기법이기 때문에 기존 방식에 비해 높은 보안 데이터 전송률뿐 아니라 시스템 전체적으로도 높은 시스템 전송률을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 즉, 도 3 및 도 4를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 전력 백오프 방식이 시스템 보안성을 증가시키며, 시스템 효율성 및 공평성 또한 증가시킬 수 있음을 확인할 수 있다. Accordingly, it can be seen that the power back-off method is a method of maximizing the security data transmission rate while ensuring the data transmission rate of the legitimate user, and thus it can be seen that a high system transmission rate as well as a high security data transmission rate can be obtained compared to the conventional method. That is, referring to FIGS. 3 and 4, it can be seen that the power back-off method according to an embodiment of the present invention increases system security, and also increases system efficiency and fairness.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 시스템의 세부 구성을 블록도로 도시한 것이다.5 is a block diagram showing a detailed configuration of a secure data transmission system using a power backoff technique according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 시스템은 단일 셀(Single Cell) 상향 링크(Uplink) 비직교 다중 접속 시스템(Non Orthogonal Multiple Access; NOMA)에서 전력 백오프 기법을 이용하여 적법 사용자의 데이터 전송률을 보장하면서 보안 데이터 전송률을 최대화한다.5, a secure data transmission system using a power backoff technique according to an embodiment of the present invention provides power in a single cell uplink non-orthogonal multiple access system (NOMA). By using a back-off technique, the data rate of the legitimate user is guaranteed while maximizing the security data rate.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 시스템(500)은 분류부(510), 획득부(520) 및 적용부(530)를 포함한다.To this end, the secure data transmission system 500 using a power backoff technique according to an embodiment of the present invention includes a classification unit 510, an acquisition unit 520, and an application unit 530.

분류부(510)는 비직교 다중 접속(Non-Orthogonal Multiple Access; NOMA) 시스템에 페어링된 적법 사용자들 각각의 채널 크기에 따라 보안 사용자 또는 정보 사용자를 분류한다. The classification unit 510 classifies security users or information users according to the channel size of each of the legitimate users paired with a non-orthogonal multiple access (NOMA) system.

분류부(510)는 비직교 다중 접속 시스템에 페어링된 적법 사용자들 중에서 채널 크기에 따라 약한 채널의 보안 사용자 또는 강한 채널의 정보 사용자를 분류할 수 있다.The classification unit 510 may classify a weak channel security user or a strong channel information user according to a channel size among legitimate users paired with the non-orthogonal multiple access system.

본 발명의 실시예에 따른 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 시스템(500)은 비직교 다중 접속 시스템에 할당된 최대 송신 전력의 크기를 고려하고, 매 순간의 채널 크기를 고려할 수 있다. 이에, 분류부(510)는 비직교 다중 접속 시스템에 할당된 최대 송신 전력의 크기와 매 순간의 채널 크기를 고려하며, 채널 변화에 따라 데이터 전송률 보장과 보안 데이터 전송률 극대화를 위한 보안 사용자 또는 정보 사용자를 구분할 수 있다.The secure data transmission system 500 using the power backoff technique according to an embodiment of the present invention may consider the size of the maximum transmission power allocated to the non-orthogonal multiple access system, and the channel size of each instant. Accordingly, the classification unit 510 considers the size of the maximum transmission power allocated to the non-orthogonal multiple access system and the channel size at each moment, and the security user or information user for securing the data transmission rate and maximizing the security data transmission rate according to the channel change. Can be distinguished.

획득부(520)는 전력 백오프(Power Back-off) 기법을 사용하여 보안 사용자 또는 정보 사용자에게 할당된 전력에 의한 수신 신호를 수신한다. The acquisition unit 520 receives a received signal based on power allocated to a security user or an information user using a power back-off technique.

획득부(520)는 전력 백오프 기법을 사용하여 보안 사용자 또는 정보 사용자에 전력을 할당하고, 보안 사용자 또는 정보 사용자로부터 할당된 전력에 의한 송신 전력 및 전송 메시지의 수신 신호를 수신할 수 있다. 보다 구체적으로, 획득부(520)는 전력 백오프 기법을 통해 산출되는 최적의 전력 백오프 매개변수를 사용하여 보안 사용자 또는 정보 사용자의 수신 신호를 위한 전력에 할당할 수 있다. The acquisition unit 520 may allocate power to a security user or an information user using a power backoff technique, and receive a transmission power based on the power allocated from the security user or the information user and a reception signal of a transmission message. More specifically, the acquisition unit 520 may allocate power for a received signal of a security user or an information user by using an optimal power backoff parameter calculated through a power backoff technique.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 시스템(500)은 순차적 간섭 제거 방식의 데이터 복호 방식을 사용하므로, 기존의 직교 시스템 방식과 달리 데이터 전송률을 보장하며, 보안 데이터 전송률을 최대화하는 전력 할당 방식인 전력 백오프 기법을 사용하는 것을 특징으로 한다. That is, the secure data transmission system 500 using the power backoff method according to the embodiment of the present invention uses a data decoding method of a sequential interference cancellation method, so unlike the conventional orthogonal system method, the data transmission rate is guaranteed, and the security data It is characterized by using a power backoff technique, which is a power allocation scheme that maximizes a transmission rate.

적용부(530)는 순차적 간섭 제거 방식을 통해 수신 신호를 복호화하여 적법 사용자들 중 채널 크기가 상대적으로 강한 정보 사용자의 데이터 전송률을 보장하며, 채널 크기가 상대적으로 약한 보안 사용자의 보안 데이터 전송률을 최대화한다. The application unit 530 guarantees the data transmission rate of information users with a relatively strong channel size among legitimate users by decoding the received signal through a sequential interference cancellation method, and maximizes the security data transmission rate of security users with relatively weak channel sizes. do.

적용부(530)는 데이터 복호 방식인 순차적 간섭 제거 방식을 사용하여 복호하는 경우, 적법 사용자들인 보안 사용자 또는 정보 사용자로부터 수신된 수신 신호에 적절한 전력 할당을 통해 데이터 전송률을 보장하며, 보안 데이터 전송률을 최대화할 수 있다. 이때, 적용부(530)는 송신 전력 제어 방식인 전력 백오프 기법을 통해 적법 사용자들의 데이터 전송률을 고려하여 최적의 보안 데이터 전송률을 증가시킬 수 있다. 상기 보안 데이터 전송률은 기지국에서 복호한 적법 사용자들의 데이터 전송률에서 도청자가 복호한 적법 사용자들의 데이터 전송률을 뺀 값을 나타낼 수 있다.When decoding using the sequential interference cancellation method, which is a data decoding method, the application unit 530 guarantees the data transmission rate by allocating appropriate power to the received signal received from the security user or the information user, which is the legitimate user, and ensures the security data transmission rate. Can be maximized. In this case, the application unit 530 may increase the optimal security data transmission rate in consideration of the data transmission rate of legitimate users through a power back-off method, which is a transmission power control method. The security data rate may represent a value obtained by subtracting the data rate of legitimate users decoded by the eavesdropper from the data rate of legitimate users decoded by the base station.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 시스템(500)은 전력 백오프 방식을 사용함으로써, 적법 사용자들이 전송한 데이터들을 복호할 때, 적절한 전력 할당을 통해 데이터 전송률을 높이고자 하는 것이며, 더 나아가 데이터 전송률에서 보안 데이터 전송률을 향상시키고자 한다. That is, the secure data transmission system 500 using the power back-off method according to the embodiment of the present invention uses a power back-off method, so that when decoding data transmitted by legitimate users, the data transmission rate is determined through appropriate power allocation. It is to increase, and furthermore, to improve the security data transfer rate in the data transfer rate.

비록, 도 5의 시스템에서 그 설명이 생략되었더라도, 본 발명에 따른 시스템은 상기 도 1 내지 도 4에서 설명한 모든 내용을 포함할 수 있다는 것은 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하다.Although the description of the system of FIG. 5 is omitted, it is obvious to those skilled in the art that the system according to the present invention may include all the contents described in FIGS. 1 to 4.

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, FPGA(Field Programmable Gate 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 어플리케이션을 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.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, the devices and components described in the embodiments are, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA). , A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions, such as one or more general purpose computers or special purpose computers. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications executed on the operating system. Further, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For the convenience of understanding, although it is sometimes described that one processing device is used, one of ordinary skill in the art, the processing device is a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. In addition, other processing configurations are possible, such as a parallel processor.

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.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, configuring the processing unit to operate as desired or processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device or, to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodyed in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.

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.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the embodiment, and vice versa.

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.As described above, although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description to those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as systems, structures, devices, circuits, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and those equivalent to the claims also fall within the scope of the claims to be described later.

Claims (14)

비직교 다중 접속(Non-Orthogonal Multiple Access; NOMA) 시스템에 페어링된 적법 사용자들 각각의 채널 크기에 따라 보안 사용자 또는 정보 사용자를 분류하는 단계;
보안 데이터 전송률을 최대화하는 전력 할당 방식인 전력 백오프(Power Back-off) 기법을 사용하여 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자에게 할당된 전력에 의한 수신 신호를 수신하는 단계; 및
순차적 간섭 제거 방식을 통해 상기 수신 신호를 복호화하여 상기 적법 사용자들 중 채널 크기가 상대적으로 강한 상기 정보 사용자의 데이터 전송률을 보장하며, 채널 크기가 상대적으로 약한 상기 보안 사용자의 보안 데이터 전송률을 최대화하는 단계를 포함하되,
상기 수신 신호를 수신하는 단계는
상기 전력 백오프 기법을 사용하여 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자에 전력을 할당하고, 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자로부터 상기 할당된 전력에 의한 송신 전력 및 전송 메시지의 상기 수신 신호를 수신하는 것으로, 상기 전력 백오프 기법을 통해 산출되는 최적의 전력 백오프 매개변수를 사용하여 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자의 데이터 전송 및 상기 수신 신호를 위한 전력에 할당하는 것을 특징으로 하고,
상기 복호화하여 데이터 전송률을 보장하고 보안 데이터 전송률을 최대화하는 단계는
데이터 복호 방식인 상기 순차적 간섭 제거 방식을 사용하여 복호하여 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자로부터 수신된 상기 수신 신호에 적절한 전력 할당을 통해 데이터 전송률을 보장하며, 송신 전력 제어 방식인 상기 전력 백오프 기법을 통해 상기 적법 사용자들의 데이터 전송률을 고려하여 최적의 상기 보안 데이터 전송률을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 방법.
Classifying a security user or an information user according to a channel size of each of the legitimate users paired with a Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) system;
Receiving a received signal based on power allocated to the security user or the information user by using a power back-off technique, which is a power allocation method for maximizing a security data transmission rate; And
Decoding the received signal through a sequential interference cancellation method to ensure the data transmission rate of the information user with a relatively strong channel size among the legitimate users, and maximizing the security data transmission rate of the security user with a relatively weak channel size. Including,
Receiving the received signal
Allocating power to the security user or the information user using the power backoff technique, and receiving a transmission power according to the allocated power and the received signal of a transmission message from the security user or the information user, the A power backoff parameter calculated through a power backoff technique is used to allocate power for the data transmission and the received signal of the security user or the information user,
The step of decrypting to guarantee a data transmission rate and maximizing a security data transmission rate is
The data transmission rate is guaranteed through appropriate power allocation to the received signal received from the security user or the information user by decoding using the sequential interference cancellation method, which is a data decoding method, and the power backoff method, which is a transmission power control method, is used. The secure data transmission method using a power back-off technique, characterized in that the optimal security data transmission rate is increased in consideration of the data transmission rate of the legitimate users.
제1항에 있어서,
상기 보안 사용자 또는 정보 사용자를 분류하는 단계는
상기 비직교 다중 접속 시스템에 페어링된 상기 적법 사용자들 중에서 채널 크기에 따라 약한 채널의 상기 보안 사용자 또는 강한 채널의 상기 정보 사용자를 분류하는, 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 방법.
The method of claim 1,
Classifying the security user or information user
A method of transmitting secure data using a power back-off technique for classifying the security user of a weak channel or the information user of a strong channel according to a channel size among the legitimate users paired with the non-orthogonal multiple access system.
제2항에 있어서,
상기 보안 사용자 또는 정보 사용자를 분류하는 단계는
상기 비직교 다중 접속 시스템에 할당된 최대 송신 전력의 크기와 매 순간의 채널 크기를 고려하며, 채널 변화에 따라 데이터 전송률 보장과 상기 보안 데이터 전송률 극대화를 위한 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자를 구분하는 것을 특징으로 하는, 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 방법.
The method of claim 2,
Classifying the security user or information user
Considering the size of the maximum transmission power allocated to the non-orthogonal multiple access system and the channel size at each moment, and distinguishing the security user or the information user for securing a data rate according to a channel change and maximizing the security data rate. Characterized in, a secure data transmission method using a power back-off technique.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 비직교 다중 접속(Non-Orthogonal Multiple Access; NOMA) 시스템에 페어링된 적법 사용자들 각각의 채널 크기에 따라 보안 사용자 또는 정보 사용자를 분류하는 분류부;
보안 데이터 전송률을 최대화하는 전력 할당 방식인 전력 백오프(Power Back-off) 기법을 사용하여 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자에게 할당된 전력에 의한 수신 신호를 수신하는 획득부; 및
순차적 간섭 제거 방식을 통해 상기 수신 신호를 복호화하여 상기 적법 사용자들 중 채널 크기가 상대적으로 강한 상기 정보 사용자의 데이터 전송률을 보장하며, 채널 크기가 상대적으로 약한 상기 보안 사용자의 보안 데이터 전송률을 최대화하는 적용부를 포함하되,
상기 획득부는
상기 전력 백오프 기법을 사용하여 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자에 전력을 할당하고, 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자로부터 상기 할당된 전력에 의한 송신 전력 및 전송 메시지의 상기 수신 신호를 수신하며, 상기 전력 백오프 기법을 통해 산출되는 최적의 전력 백오프 매개변수를 사용하여 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자의 데이터 전송 및 상기 수신 신호를 위한 전력에 할당하는 것을 특징으로 하고,
상기 적용부는
데이터 복호 방식인 상기 순차적 간섭 제거 방식을 사용하여 복호하여 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자로부터 수신된 상기 수신 신호에 적절한 전력 할당을 통해 데이터 전송률을 보장하며, 송신 전력 제어 방식인 상기 전력 백오프 기법을 통해 상기 적법 사용자들의 데이터 전송률을 고려하여 최적의 상기 보안 데이터 전송률을 증가시키는 것을 특징으로 하는, 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 시스템.
A classification unit for classifying security users or information users according to the channel size of each of the legitimate users paired with the Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) system;
An acquisition unit receiving a received signal according to the power allocated to the security user or the information user by using a power back-off method, which is a power allocation method for maximizing a security data transmission rate; And
An application of decoding the received signal through a sequential interference cancellation method to ensure the data rate of the information user with a relatively strong channel size among the legitimate users, and maximizing the security data rate of the security user with a relatively weak channel size. Including wealth,
The acquisition unit
Allocating power to the security user or the information user using the power back-off technique, receiving a transmission power according to the allocated power and the received signal of a transmission message from the security user or the information user, and the power It is characterized in that the power for the data transmission and the received signal of the security user or the information user is allocated using an optimal power backoff parameter calculated through a backoff technique,
The application part
The data transmission rate is guaranteed through appropriate power allocation to the received signal received from the security user or the information user by decoding using the sequential interference cancellation method, which is a data decoding method, and the power backoff method, which is a transmission power control method, is used. The secure data transmission system using a power backoff technique, characterized in that to increase the optimal security data transmission rate in consideration of the data transmission rate of the legitimate users.
제8항에 있어서,
상기 분류부는
상기 비직교 다중 접속 시스템에 페어링된 상기 적법 사용자들 중에서 채널 크기에 따라 약한 채널의 상기 보안 사용자 또는 강한 채널의 상기 정보 사용자를 분류하는, 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 시스템.
The method of claim 8,
The classification unit
A secure data transmission system using a power backoff technique for classifying the security user of a weak channel or the information user of a strong channel according to a channel size among the legitimate users paired with the non-orthogonal multiple access system.
제9항에 있어서,
상기 분류부는
상기 비직교 다중 접속 시스템에 할당된 최대 송신 전력의 크기와 매 순간의 채널 크기를 고려하며, 채널 변화에 따라 데이터 전송률 보장과 상기 보안 데이터 전송률 극대화를 위한 상기 보안 사용자 또는 상기 정보 사용자를 구분하는 것을 특징으로 하는, 전력 백오프 기법을 이용한 보안 데이터 전송 시스템.
The method of claim 9,
The classification unit
Considering the size of the maximum transmission power allocated to the non-orthogonal multiple access system and the channel size at each moment, and distinguishing the security user or the information user for securing a data rate according to a channel change and maximizing the security data rate. Characterized in, a secure data transmission system using a power back-off technique.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101207000B1 (en) * 2011-01-26 2012-11-30 경희대학교 산학협력단 Apparatus and method for transmitting secrecy data on a number of transmission channels in a multi-channel communication system
KR102189315B1 (en) * 2013-12-04 2020-12-11 삼성전자주식회사 Apparatus and method for uplink scheduling in multi-user multiple-input and multiple-output system

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