KR102555056B1 - Closed-loop multi-antenna system and method for closed-loop multi-antenna communication security thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐루프 다중 안테나 시스템 및 이의 폐루프 다중 안테나 통신 보안 방법에 관한 것으로, 이는 데이터 비트를 변조하여 복수의 송신 신호를 생성하는 변조부; 채널 위상 정보를 사전 획득 및 공유하고, 상기 사전 획득된 채널 위상 정보를 이용하여 상기 복수의 송신 신호를 사전 왜곡시키는 사전 왜곡부; 상기 사전 왜곡된 복수의 송신 신호를 다중 안테나를 통해 무선 송출하는 송신부; 송신측으로부터 무선 송출되는 신호를 수신하여 수신 신호를 획득하는 수신부; 채널 위상 정보를 사전 공유받아 저장하고, 상기 사전 공유된 채널 위상 정보를 이용하여 왜곡 정보를 계산하는 왜곡 정보 계산부; 및 상기 왜곡 정보를 이용하여 수신 신호의 왜곡을 제거한 후, 원래의 데이터 비트로 복조하는 복조부를 포함할 수 있다. The present invention relates to a closed-loop multi-antenna system and a closed-loop multi-antenna communication security method thereof, comprising: a modulator for generating a plurality of transmission signals by modulating data bits; a pre-distortion unit for pre-acquiring and sharing channel phase information, and pre-distorting the plurality of transmission signals using the pre-acquired channel phase information; a transmitter for wirelessly transmitting the plurality of pre-distorted transmission signals through multiple antennas; a receiver configured to obtain a received signal by receiving a signal transmitted wirelessly from a transmitting side; a distortion information calculating unit that receives and stores channel phase information in advance and calculates distortion information using the previously shared channel phase information; and a demodulation unit that removes the distortion of the received signal using the distortion information and then demodulates the received signal into original data bits.
Description
본 발명은 다중 안테나(multi-input multi-output; MIMO) 시스템에서 채널 위상 정보를 이용하여 신호를 사전 왜곡시켜 전송시키는 새로운 방식의 폐루프 다중 안테나 시스템 및 이의 폐루프 다중 안테나 통신 보안 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a new type of closed-loop multi-antenna system in which a signal is pre-distorted and transmitted using channel phase information in a multi-input multi-output (MIMO) system and a closed-loop multi-antenna communication security method thereof. .
다중 안테나를 이용하여 신호를 전송하는 MIMO 방식은 무선랜 시스템이나 4세대 이후 이동통신시스템에서 성능향상 또는 전송속도 향상을 위하여 사용된다.The MIMO method for transmitting signals using multiple antennas is used to improve performance or transmission speed in a wireless LAN system or a mobile communication system after the 4th generation.
성능향상을 위하여 사용되는 MIMO 방식의 경우에는 단일 안테나를 이용하여 전송하는 방식에 비해 전송율의 차이가 없거나 저하될 수 있지만, 소위 부호화 행렬이라고 하는 안테나별 신호를 전송하는 방식을 결정하는 행렬을 이용하여 최종 비트오류율(bit error rate; BER) 성능이 향상될 수 있도록 각 송신부에서 전송되는 신호의 값을 할당하여 전송하는 방식이다. 이러한 방식의 대표적인 예가 시공간 블럭부호화(space time block coding; STBC) 방식이다. In the case of the MIMO method used for performance improvement, there is no difference in transmission rate compared to the transmission method using a single antenna, or the transmission rate may be lowered. It is a method of allocating and transmitting the value of the signal transmitted from each transmitter so that the final bit error rate (BER) performance can be improved. A representative example of this method is a space time block coding (STBC) method.
반면에 성능향상 보다는 일정시간 동안 전송하는 정보의 량, 즉 전송율 향상을 위해서 여러 개의 안테나에 서로 다른 심볼 값을 동시에 전송함으로써, 전송율이 송신안테나 개수 배만큼 증가할 수 있도록 하는 다중 안테나 전송 방식이 있는데, 이 방식을 보통 공간 다중화(spatial multiplexing; SM) 방식이라고 한다.On the other hand, there is a multi-antenna transmission method that allows the transmission rate to increase by a factor of the number of transmission antennas by simultaneously transmitting different symbol values to multiple antennas to improve the amount of information transmitted for a certain period of time, that is, the transmission rate, rather than performance improvement. , this scheme is usually referred to as a spatial multiplexing (SM) scheme.
또한, 최근 사물 인터넷과 같은 기기간 통신이 활발해 지면서, 종래의 통신 방식에서 성능의 척도로 여겨지던 BER과 용량(capacity)이외에 보안성능(secrecy performance) 또한 중요한 성능 인자로 여겨지고 있으며, 물리계층 전송 기술에서 보안 성능을 향상시키고자 하는 물리 계층 보안(physical layer security; PLS) 기술에 대한 연구가 진행되고 있다. In addition, as communication between devices such as the Internet of Things has recently become active, security performance is also considered an important performance factor in addition to BER and capacity, which were considered performance measures in the conventional communication method, and in physical layer transmission technology Research on a physical layer security (PLS) technology to improve security performance is being conducted.
본 발명은 다중 안테나 기술에 PLS를 적용한 기술로서, 본 발명의 일실시예가 적용되는 PLS 기술에 대한 모델에서 일반적으로 합법적인 송신자를 엘리스(Alice), 합법적 수신자를 밥(Bob)이라고 칭하며, 불법 도청자를 이브(Eve)라고 칭한다. 종래의 방법으로는 합법적 송수신자간 채널 이득의 영공간에 위치하는 유사잡음을 송신단에서 부가함으로써, 합법적 수신자는 유사잡음이 자동적으로 소거되어 적절한 정보 습득이 가능하지만, 채널환경이 다른 불법도청자인 이브는 유사잡음으로 인한 간섭으로 인하여 정보의 획득이 불가능하도록 하는 방법이 존재하였다.The present invention is a technology in which PLS is applied to a multi-antenna technology. In the model for the PLS technology to which an embodiment of the present invention is applied, a legitimate sender is generally referred to as Alice and a legitimate receiver as Bob, and illegal eavesdropping The character is called Eve. In the conventional method, by adding pseudo noise located in the null space of the channel gain between the legitimate transmitter and receiver, the legitimate receiver can automatically cancel the pseudo noise and acquire appropriate information. However, Eve, an illegal eavesdropper with a different channel environment, There has been a method of making it impossible to obtain information due to interference caused by similar noise.
그러나 이와 같은 방법은 유사 잡음을 부가하기 위한 추가 에너지가 요구된다는 단점이 존재할 뿐만 아니라, 채널 이득의 함수가 되는 유사 잡음 부가로 인하여 신호의 크기가 일정하게 유지되지 않고 최대 전력 대 평균 전력비(peak to average power ratio; PAPR)가 증가하여 전송 성능에 악영향을 초래할 수 있다는 단점이 있다. However, this method has the disadvantage that additional energy is required to add pseudo noise, and the magnitude of the signal is not kept constant due to the addition of pseudo noise, which is a function of the channel gain. There is a disadvantage in that average power ratio (PAPR) increases, which may adversely affect transmission performance.
이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 전력의 추가적인 소비 없이 도청자의 불법 정보 취득을 불가능하게 하는 새로운 방식의 폐루프 다중 안테나 시스템 및 이의 폐루프 다중 안테나 통신 보안 방법을 제공하고자 한다. In order to solve the above problems, the present invention is to provide a new type of closed-loop multi-antenna system and its closed-loop multi-antenna communication security method that make it impossible for an eavesdropper to obtain illegal information without additional power consumption.
또한 PLS 기능을 제공할 수 있는 새로운 STBC 부호화 행렬을 유도함으로써 보안성능 및 오류 성능 향상뿐만 아니라, 신호 검출 복잡도를 낮출 수 있도록 하는 폐루프 다중 안테나 시스템 및 이의 폐루프 다중 안테나 통신 보안 방법을 제공하고자 한다. In addition, it is intended to provide a closed-loop multi-antenna system and its closed-loop multi-antenna communication security method that can reduce signal detection complexity as well as improve security and error performance by deriving a new STBC encoding matrix capable of providing a PLS function. .
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면 데이터 비트를 변조하여 복수의 송신 신호를 생성하는 변조부; 채널 위상 정보를 사전 획득 및 공유하고, 상기 사전 획득된 채널 위상 정보를 이용하여 상기 복수의 송신 신호를 사전 왜곡시키는 사전 왜곡부; 상기 사전 왜곡된 복수의 송신 신호를 다중 안테나를 통해 무선 송출하는 송신부; 송신측으로부터 무선 송출되는 신호를 수신하여 수신 신호를 획득하는 수신부; 채널 위상 정보를 사전 공유받아 저장하고, 상기 사전 공유된 채널 위상 정보를 이용하여 왜곡 정보를 계산하는 왜곡 정보 계산부; 및 상기 왜곡 정보를 이용하여 수신 신호의 왜곡을 제거한 후, 원래의 데이터 비트로 복조하는 복조부를 포함하는 보안 기능 강화를 위한 폐루프 다중 안테나 시스템을 제공한다. As a means for solving the above problems, according to an embodiment of the present invention, a modulator for generating a plurality of transmission signals by modulating data bits; a pre-distortion unit for pre-acquiring and sharing channel phase information, and pre-distorting the plurality of transmission signals using the pre-acquired channel phase information; a transmitter for wirelessly transmitting the plurality of pre-distorted transmission signals through multiple antennas; a receiver configured to obtain a received signal by receiving a signal transmitted wirelessly from a transmitting side; a distortion information calculating unit that receives and stores channel phase information in advance and calculates distortion information using the previously shared channel phase information; and a demodulation unit for removing the distortion of the received signal using the distortion information and then demodulating the received signal into original data bits.
상기 변조부는 다중 안테나 전송 방식이 수신 안테나가 1개인 STBC(Space Time Block Code) 방식인 경우, 데이터 비트를 T개의 복소 심볼 로 변조한 후, 상기 T개의 복수 심볼로부터 T × NT의 크기를 가지는 실수 신호용 직교 STBC(space time block coding) 부호화 행렬 을 구성하며, 상기 NT는 송신 안테나 개수이고, 상기 T는 송신 안테나 개수 NT에 따른 최소 심볼 주기 시간인 것을 특징으로 한다. When the multi-antenna transmission method is a space time block code (STBC) method having one receiving antenna, the modulator converts data bits into T complex symbols. After modulation with , an orthogonal space time block coding (STBC) coding matrix for a real signal having a size of T × N T from the T plurality of symbols , wherein N T is the number of transmit antennas, and T is the minimum symbol cycle time according to the number N T of transmit antennas.
상기 사전 왜곡부는 채널 정보 에 기반하여 채널 위상 왜곡 인자를 계산한 후, 채널 위상 왜곡 인자 의 k번째 성분을 상기 실수 신호용 직교 STBC 행렬 의 k번째 열백터에 곱하여 채널 위상 왜곡된 직교 STBC 행렬을 생성하는 것을 특징으로 한다. The pre-distortion unit provides channel information Channel phase distortion factor based on After calculating the channel phase distortion factor The kth component of is an orthogonal STBC matrix for the real signal It is characterized by generating an orthogonal STBC matrix with channel phase distortion by multiplying by the k-th column vector of .
상기 채널 위상 왜곡된 직교 STBC 행렬은 ""의 식에 따라 생성되며, 상기 는 채널 위상 왜곡 인자이고, 상기 는 k번째 송신부에서 수신부에 이른 경로에 대한 복소 채널 이득이고, 상기 는 의 위상 정보인 것을 특징으로 한다. The channel phase distorted orthogonal STBC matrix is " " is generated according to the formula of is the channel phase distortion factor, and Is the complex channel gain for a path from the k-th transmitter to the receiver, Is It is characterized in that the phase information of.
상기 수신부는 ""로 표현되는 수신 신호를 획득 및 출력하며, 상기 는 채널 위상 왜곡된 직교 STBC 행렬이고, 상기 는 이고, 상기 는 실수행렬 형태의 정보 보안용 행렬이고, 상기 는 이고, 는 채널 잡음인 것을 특징으로 한다. The receiver " Acquiring and outputting a received signal represented by ", wherein the Is the channel phase distorted orthogonal STBC matrix, wherein Is and the above Is a matrix for information security in the form of a real matrix, Is ego, is the channel noise.
상기 왜곡 정보 계산부는 ""의 식에 기반하여, T × NT의 크기를 가지는 실수행렬 형태의 정보 보안용 행렬 를 계산하는 것을 특징으로 한다. The distortion information calculator " Based on the expression of ", a matrix for information security in the form of a real matrix having a size of T × N T It is characterized by calculating .
상기 복조부는 ""의 식에 따라 송신 심볼에 대한 추정 백터 값인 을 검출하는 것을 특징으로 한다. The demodulator " "According to the expression of the estimated vector value for the transmitted symbol, It is characterized by detecting.
상기 변조부는 다중 안테나 전송 방식이 SM(Spatial Multiplexing) 방식인 경우, 데이터 비트를 NT개의 심볼 로 변조하며, 상기 NT는 송신 안테나 개수인 것을 특징으로 한다. When the multi-antenna transmission method is a Spatial Multiplexing (SM) method, the modulator converts data bits into N T symbols. It is modulated with , wherein N T is the number of transmit antennas.
상기 사전 왜곡부는 수신 안테나의 개수가 NR 이고 송신 안테나의 개수가 NT일 때의 (NR × NT)의 크기를 가지는 채널 행렬을 획득하고, 상기 채널 행렬 내 열벡터의 위상 정보를 모두 이용하여 채널 위상 왜곡 인자를 계산한 후, 상기 채널 위상 왜곡 인자를 상기 복수의 심볼에 곱하여 채널 위상 왜곡된 전송 신호를 생성 및 출력하는 것을 특징으로 한다. The predistortion unit obtains a channel matrix having a size of (N R × N T ) when the number of receiving antennas is N R and the number of transmitting antennas is N T , and all phase information of column vectors in the channel matrix is obtained. After calculating a channel phase distortion factor by using a channel phase distortion factor, the plurality of symbols are multiplied by the channel phase distortion factor to generate and output a channel phase distortion transmission signal.
상기 채널 위상 왜곡된 전송 신호는 ""의 식에 따라 생성되며, 상기 는 ""의 식에 따라 생성되는 채널 위상 왜곡 인자이고, 상기 는 k번째 송신부에서 i번째 수신부에 이른 경로에 대한 복소 채널 이득이고, 상기 는 의 위상 정보인 것을 특징으로 한다. The channel phase distorted transmission signal is " " is generated according to the formula of Is " is a channel phase distortion factor generated according to the expression of Is the complex channel gain for a path from the k-th transmitter to the i-th receiver, Is It is characterized in that the phase information of.
상기 수신부는 ""로 표현되는 수신 신호를 획득 및 출력하며, 상기 는 (NR × NT)의 크기를 가지는 채널 행렬이고, 상기 은 (NR × 1)의 크기를 가지는 열잡음 백터이고, 상기 는 정보 보안용 채널 행렬인 것을 특징으로 한다. The receiver " Acquiring and outputting a received signal represented by ", wherein the Is a channel matrix having a size of (N R × N T ), wherein is a thermal noise vector having a size of (N R × 1), and is a channel matrix for information security.
상기 왜곡 정보 계산부는 ""의 식에 따라 정보 보안용 채널 행렬을 계산하며, 상기 는 (NR × 1)의 크기를 가지는 벡터로서, 채널 행렬 의 k번째 열 벡터인 것을 특징으로 한다. The distortion information calculator " Calculate a channel matrix for information security according to the expression of is a vector having a size of (N R × 1), and the channel matrix It is characterized in that the k-th column vector of .
상기 복조부는 ""의 식에 따라 수신 신호의 왜곡을 모두 제거한 후, 복조하여 원래의 데이터 비트를 검출 및 출력하며, 상기 는 상기 정보 보안용 채널 행렬 으로부터 계산되는 신호검출 행렬로, 영점 강요 방식 사용시에는 ""이고, 최소 평균 제곱 오차 방식 사용시에는 ""인 것을 특징으로 한다.The demodulator " After removing all distortion of the received signal according to the expression of ", demodulate to detect and output the original data bits, Is the channel matrix for information security As a signal detection matrix calculated from, when using the zero-force method, " ", and when using the least mean square error method, " "It is characterized by
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면 송신측과 수신측이 채널 위상 정보를 사전 공유하는 단계; 상기 송신측이 채널 위상 정보를 이용하여 복수의 송신 신호를 사전 왜곡시킨 후, 복수의 송신 안테나를 통해 다중 전송하는 단계; 상기 수신측이 복수의 수신 안테나를 통해 수신 신호를 획득하고, 상기 채널 위상 정보를 이용하여 정보 보안용 채널 행렬을 계산하는 단계; 및 상기 정보 보안용 채널 행렬을 이용하여 수신 신호의 왜곡을 제거한 후, 원래의 송신 신호를 검출하는 단계를 포함하는 폐루프 다중 안테나 통신 보안 방법을 제공한다. As a means for solving the above problem, according to another embodiment of the present invention, the transmitting side and the receiving side pre-sharing channel phase information; multi-transmitting through a plurality of transmission antennas after the transmission side pre-distorts a plurality of transmission signals using channel phase information; obtaining, at the receiving side, a received signal through a plurality of receiving antennas, and calculating a channel matrix for information security using the channel phase information; and detecting an original transmission signal after removing distortion of the received signal using the channel matrix for information security.
본 발명에 따르면, 본 발명의 다중 안테나 시스템은 송신측과 수신측이 사전 공유하는 채널 위상 정보를 이용하여 전송 신호를 사전 왜곡시켜 전송함으로써, 전력의 추가적인 소비 없이 도청자의 불법 정보 취득을 사전 차단할 수 있도록 한다. According to the present invention, the multi-antenna system of the present invention pre-distorts the transmission signal using the channel phase information previously shared by the transmitting side and the receiving side, so that an eavesdropper can block illegal information acquisition without additional power consumption. let it be
또한 다중 안테나 전송 방식이 STBC 방식인 경우, 수신단에서 신호 검출에 필요한 채널 행렬을 실수로 구성할 수 있도록 송신단의 심볼 부호화 행렬을 유도함으로써 보안성능 및 오류 성능 향상뿐만 아니라, 신호 검출 복잡도를 낮출 수 있도록 한다. In addition, when the multi-antenna transmission method is the STBC method, the symbol encoding matrix of the transmitter is derived so that the receiver can configure the channel matrix necessary for signal detection by mistake, thereby improving security performance and error performance, as well as reducing signal detection complexity. do.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보안 기능 강화를 위한 폐루프 다중 안테나 시스템을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 STBC 방식의 폐루프 다중 안테나 통신 보안 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SM 방식의 폐루프 다중 안테나 통신 보안 방법을 설명하기 위한 도면이다. 1 illustrates a closed-loop multi-antenna system for enhancing security functions according to an embodiment of the present invention.
2 is a diagram for explaining a closed-loop multi-antenna communication security method of the STBC method according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for explaining a closed-loop multi-antenna communication security method of SM scheme according to another embodiment of the present invention.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.The following merely illustrates the principles of the present invention. Therefore, those skilled in the art can invent various devices that embody the principles of the present invention and fall within the concept and scope of the present invention, even though not explicitly described or shown herein. In addition, it is to be understood that all conditional terms and embodiments listed herein are, in principle, expressly intended only for the purpose of making the concept of the present invention understood, and not limited to such specifically listed embodiments and conditions. It should be.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Further, it should be understood that all detailed descriptions reciting specific embodiments, as well as principles, aspects and embodiments of the present invention, are intended to encompass structural and functional equivalents of these matters. In addition, it should be understood that such equivalents include not only currently known equivalents but also equivalents developed in the future, that is, all devices invented to perform the same function regardless of structure.
따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.Thus, for example, the block diagrams herein are to be understood as representing conceptual views of exemplary circuits embodying the principles of the present invention. Similarly, all flowcharts, state transition diagrams, pseudo code, etc., are meant to be tangibly represented on computer readable media and represent various processes performed by a computer or processor, whether or not the computer or processor is explicitly depicted. It should be.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 보안 기능 강화를 위한 폐루프 다중 안테나 시스템을 도시한 것이다. 1 illustrates a closed-loop multi-antenna system for enhancing security functions according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 시스템은 폐루프 전송기법에 따라 송신측의 채널 위상 정보를 사전 공유하는 합법적 송신단(110)과 합법적 수신단(120)으로 구성되며, 합법적 송신단(110)은 변조부(112), 사전 왜곡부(114), 및 송신부(116) 등을 포함하고, 합법적 수신단(120)은 수신부(122), 왜곡 정보 계산부(124) 및 복조부(126) 등을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the system of the present invention is composed of a legitimate transmitter 110 and a legitimate receiver 120 that pre-share channel phase information of a transmitter according to a closed loop transmission technique, and the legitimate transmitter 110 is a modulator. 112, a
합법적 송신단(110)의 변조부(112)는 송신하고자 하는 데이터 비트를 복수의 송신 신호로 변조한다. The
사전 왜곡부(114)는 송신측의 채널 위상 정보를 사전 획득 및 저장하고, 이를 이용하여 복수의 송신 신호를 사전 왜곡시켜 송신부에 전달하도록 한다. The
송신부(116)는 복수의 안테나를 구비하고, 복수의 안테나를 통해 사전 왜곡된 복수의 송신 신호를 무선으로 다중 출력하도록 한다. 그러면, 송신 신호에는 송신 경로에 따른 채널 이득이 가해짐과 동시에 잡음이 더해진 후, 합법적 수신단(120)에 도달되게 된다. The
합법적 수신단(120)의 수신부(122) 또한 복수의 안테나를 구비하고, 이를 통해 송신측이 무선 송출한 복수의 송신 신호를 수신하도록 한다. The
왜곡 정보 계산부(124)는 합법적 송신단(110)로부터 채널 위상 정보를 사전 공유받아 저장하고, 이에 기반하여 수신 신호에 포함된 왜곡을 모두 제거하기 위한 왜곡 정보를 계산하도록 한다. The distortion
복조부(126)는 왜곡 정보를 이용하여 수신 신호의 왜곡을 모두 제거한 후, 이를 복조하여 원래의 데이터 비트를 검출 및 출력한다. The
즉, 본 발명에서는 폐루프 다중안테나를 사용하는 통신 시스템에서는 합법적 송신단과 합법적 수신단이 채널 위상 정보를 사전 공유하는 특징이 있음을 고려하여, 채널 위상 정보를 이용하여 송신 신호를 사전 왜곡한 후 전송함으로써 합법적 수신단만이 이를 수신 및 처리할 수 있도록 한다. That is, in the present invention, in a communication system using closed-loop multiple antennas, considering that a legal transmitter and a legal receiver share channel phase information in advance, the transmission signal is pre-distorted using the channel phase information and then transmitted. Ensure that only legitimate recipients can receive and process them.
계속하여 도 2 및 도 3을 참고하여 STBC 방식과 SM에 따른 폐루프 다중 안테나 통신 보안 방법에 대해 보다 상세히 살펴보기로 한다. 또한 이하에서는 설명의 편이를 위해 스칼라 변수 값은 이태릭체 소문자로, 여러 개의 스칼라 값들로 구성된 백터는 볼드체 소문자로, 행렬은 볼드체 대문자로 표기하기로 한다.Continuously, with reference to FIGS. 2 and 3 , the closed-loop multi-antenna communication security method according to the STBC scheme and the SM will be described in more detail. In addition, below, for convenience of explanation, scalar variable values are written in italic lowercase letters, vectors composed of several scalar values are written in bold lowercase letters, and matrices are written in bold uppercase letters.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수신부가 1개인 STBC 방식의 폐루프 다중 안테나 통신 보안 방법을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 2 is a diagram for explaining a closed-loop multi-antenna communication security method of an STBC scheme with one receiver according to an embodiment of the present invention.
단계 S11에서, 변조부(112)는 데이터 비트를 T개의 복소 심볼 로 변조하고, 변조된 T개의 복소 심볼로부터 NT개의 송신 안테나로 T시간 동안 전송하기 위한 실수 신호용 직교 부호화 행렬 을 구성한다. 이때, 실수 신호용 직교 STBC 행렬은 실수 값으로 구성되는 경우에 직교 행렬이 될 수 있는 행렬을 의미하며, 본 발명에 사용되는 심볼 값들은 복소 변조 심볼로 구성된다.In step S11, the
이때, NT는 송신 안테나 개수이고, T는 송신 안테나 개수 NT에 따른 최소 심볼 주기 시간이고, 는 (T × 1)의 크기를 가지는 의 열벡터이며, 행렬의 각 열백터, 들은 값들을 부호화한 값들로 구성된다. In this case, N T is the number of transmit antennas, T is the minimum symbol cycle time according to the number of transmit antennas N T , has a size of (T × 1) is a column vector of each column vector of the matrix, heard It consists of values that have encoded values.
예를 들어, 송신 안테나 개수 NT가 4인 경우, 실수 신호용 직교 STBC 행렬 는 수학식 1과 같이 구성될 수 있다. For example, when the number of transmit antennas N T is 4, an orthogonal STBC matrix for a real signal may be configured as in Equation 1.
[수학식 1][Equation 1]
참고로, T= NT일 경우, 최대의 전송효율을 얻을 수 있는 방식을 풀 레이트(full rate) 방식(즉, 부호화율이 1인 방식)이라고 하는 데, 본 발명에 따른 방법에서는 BER 성능의 저하 없이 T= NT인 풀 레이트 방식을 구현할 수 있도록 한다. For reference, when T = N T , the method for obtaining the maximum transmission efficiency is called a full rate method (ie, a method in which the coding rate is 1). In the method according to the present invention, the BER performance of It enables the implementation of a full-rate scheme with T = N T without degradation.
단계 S12에서, 사전 왜곡부(114)는 사전 획득한 송신부(116)의 채널 정보 에 기반하여 채널 위상 왜곡 인자를 계산한다. 이때, 는 k번째 송신부에서 수신부에 이른 경로에 대한 복소 채널 이득이고, 는 의 위상 정보이다.In step S12, the
단계 S13에서, 사전 왜곡부(114)는 채널 위상 왜곡 백터 의 k번째 성분을 실수 신호용 직교 STBC 행렬 의 k번째 열백터에 곱하는 방식으로 채널 위상 왜곡된 직교 STBC 행렬 을 수학식 2와 같이 산출한다. 그리고 채널 위상 왜곡된 직교 STBC 행렬 를 안테나 및 시간별 전송 신호로서 할당한 후, 송신부(116)의 다중 안테나를 통해 무선 송신하도록 한다. In step S13, the
[수학식 2][Equation 2]
단계 S14에서, 합법적 수신단(120)의 수신부(122)는 T 심볼 주기 시간 동안 전송되는 신호를 수신하여, 수학식 3과 같이 (T × 1)의 크기를 가지는 열 백터 수신 신호 를 획득한다. In step S14, the
[수학식 3][Equation 3]
이때, 은 (T × 1)의 크기를 가지는 열잡음 백터이다.At this time, Silver (T × 1) is a thermal noise vector.
본 발명의 위상 왜곡된 직교 STBC 행렬 가 전송되는 경우, k번째 열벡터 에 채널 이득 가 인가되어 채널 왜곡 인자 는 무효화되게 된다. 이에 수학식 3의 의 k번째 열백터는 가 되며, 그 결과 수학식 3은 수학식 4로 다시 표현될 수 있다. Phase-distorted orthogonal STBC matrix of the present invention is transmitted, the kth column vector on channel gain is applied and the channel distortion factor will be invalidated. Accordingly, Equation 3 The kth column vector of , and as a result, Equation 3 can be re-expressed as Equation 4.
[수학식 4][Equation 4]
이때, 는 이고, 는이고, 는 채널 잡음 백터이며, 는 와 가 같도록 만드는 실수행렬 형태의 정보 보안용 행렬로 는 " "이 되도록 하는 관계식에 기반하여 다음 단계 S15에서 계산된다. At this time, Is ego, Is ego, is the channel noise vector, Is and A matrix for information security in the form of a real matrix that makes Is " is calculated in the next step S15 based on the relational expression that makes
단계 S15에서, 왜곡 정보 계산부(124)는 사전 공유된 송신부(116)의 채널 위상 정보 에 기반하여, T × NT의 크기를 가지는 실수행렬 형태의 정보 보안용 행렬 를 ""로부터 계산한다. In step S15, the distortion
예를 들어, 수학식 1에서와 같이 송신 안테나 개수 NT가 4인 경우, 정보 보안용 채널 행렬 는 이하의 수학식 5와 같이 유도될 수 있다.For example, as in Equation 1, when the number of transmit antennas N T is 4, a channel matrix for information security Can be derived as in Equation 5 below.
[수학식 5][Equation 5]
마지막 단계 S16에서, 복조부(126)는 수신 신호에 정보 보안용 행렬 을 적용하여 수신 신호에 포함된 왜곡을 모두 제거한 후, 이를 복조하여 원래의 데이터 비트를 획득하도록 한다. In the last step S16, the
본 발명의 정보 보안용 채널 행렬 는 수학식 5와 같이 실수로만 이루어진 행렬이기 때문에, 기존의 복소행렬에 대한 복잡한 연산 대신에 수학식 6에서와 같이 간단한 행렬 전치연산을 이용하여 T 시간 동안의 송신 심볼에 대한 추정 백터 값인 을 검출할 수 있다. Channel matrix for information security of the present invention Since is a matrix made up of only real numbers as shown in Equation 5, a simple matrix transposition operation is used as in Equation 6 instead of a complicated operation on the conventional complex matrix, so that the estimated vector value for the transmitted symbol for time T can be detected.
[수학식 6][Equation 6]
도 2의 방법에 따른 사전 왜곡 무효화는 합법적 송수신자 사이의 채널 위상 정보 를 이용하여 신호를 왜곡하였기 때문에 가능하다. 이에 합법적 송수신자간의 채널 위상 정보를 알지 못하는 도청자는 이러한 무효화를 수행할 수 없으며, 적절한 신호 검출 방법을 사용하더라도 원래의 정보를 복원할 수 없게 된다. The pre-distortion cancellation according to the method of FIG. 2 is the channel phase information between legitimate transmitter and receiver. This is possible because the signal was distorted using Accordingly, an eavesdropper who does not know the channel phase information between legitimate transmitter and receiver cannot perform such invalidation, and cannot restore original information even if an appropriate signal detection method is used.
도 3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 SM 방식의 폐루프 다중 안테나 통신 보안 방법을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for explaining a closed-loop multi-antenna communication security method of SM scheme according to another embodiment of the present invention.
단계 S21에서, 변조부(112)는 데이터 비트를 NT개의 심볼 로 변조한다. 이때, NT는 송신 안테나 개수이고, 상기 는 상기 NT개의 안테나를 통하여 NT개의 심볼이 동시에 병렬 전송되는 것을 의미한다. 그리고 는 행렬의 "전치(transpose)" 연산으로, 는 행백터이므로 는 열백터가 됨을 의미한다. In step S21, the
SM 방식을 이용하여 NT개의 안테나에서 전송되는 합법적 송신자의 신호 백터 이고, 합법적 수신자의 NR개의 수신부에서 수신되는 신호 백터 일 때, 수신 신호는 이하의 수학식 7로 표현될 수 있다.The signal vector of the legitimate sender transmitted on N T antennas using the SM scheme , and the signal vector received at N R receivers of legitimate receivers When , the received signal may be expressed by Equation 7 below.
[수학식 7][Equation 7]
이때, 는 (NR × NT)의 크기를 가지는 채널 행렬이고, 은 (NR × 1)의 크기를 가지는 열잡음 백터이다. At this time, Is a channel matrix having a size of (N R × N T ), is a thermal noise vector of size (N R × 1).
단계 S22에서, 사전 왜곡부(114)는 수신부의 수신 안테나 개수를 NR, 송신 안테나 개수를 NT로 구성하고, 이하의 수학식 8에 따라 SM 방식에 대한 (NR × NT)의 크기를 가지는 채널 행렬 을 구한다. In step S22, the
[수학식 8][Equation 8]
이때, 는 k번째 송신부에서 i번째 수신부에 이른 경로에 대한 복소 채널 이득을 의미한다. At this time, denotes a complex channel gain for a path from the k-th transmitter to the i-th receiver.
그리고 SM 방식에서 k번째 송신 안테나에서 전송되는 신호 는 채널 행렬 의 k번째 열공간을 통하여 전송됨을 고려하여, 해당 열벡터의 위상 정보를 모두 이용하여 전송 신호에 대한 채널 위상 왜곡 인자 를 계산한다. And the signal transmitted from the k-th transmit antenna in the SM scheme is the channel matrix Considering that it is transmitted through the k-th column space of , the channel phase distortion factor for the transmission signal using all the phase information of the corresponding column vector Calculate
[수학식 9][Equation 9]
이때, 는 의 위상 정보를 의미한다. At this time, Is means the phase information of
단계 S23에서, 사전 왜곡부(114)는 단계 S22을 통해 계산된 k번째 채널 위상 왜곡 인자인 를 k번째 안테나로 전송될 심볼 에 곱하여 채널 위상 왜곡된 전송 신호 백터 를 수학식 10과 같이 생성한 후, 송신부(116)의 안테나 별로 할당하여 채널로 송신하도록 한다. In step S23, the
[수학식 10][Equation 10]
단계 S24에서, 합법적 수신단(120)의 수신부(122)는 한 심볼 주기 동안의 전송되는 신호를 수신하여, 수학식 11과 같이 표현되는 수신 신호 를 획득한다. In step S24, the
[수학식 11][Equation 11]
단계 S25에서, 왜곡 정보 계산부(124)는 사전 공유된 송신부(116)의 채널 행렬 와 이에 상응하는 채널 위상 왜곡 인자 , 에 기반하여 정보 보안용 채널 행렬 를 계산한다. In step S25, the distortion
[수학식 12][Equation 12]
이때, 는 (NR × 1)의 크기를 가지는 백터로서, 채널 행렬 의 k번째 열 벡터이다. At this time, is a vector with a size of (N R × 1), and the channel matrix is the kth column vector of
의 i번째 원소 는 열벡터 의 모든 원소 NR개에 대한 위상 정보를 담고 있는 사전 왜곡 인자 와 곱해짐으로써 채널 위상 정보 를 무효화시킬 수 있지만, 사전 왜곡 인자 전체가 무효화되는 것은 아니며, 정보 보안용 채널 행렬 의 k번째 열벡터 의 i번째 원소는 크기성분 와 NR - 1개의 위상 정보를 가지고 있는 복소수이다. the i element of is a column vector A predistortion factor containing phase information for all N R elements of Channel phase information by being multiplied with can be negated, but the predistortion factor The channel matrix for information security is not invalidated in its entirety. the kth column vector of The i-th element of is the magnitude component and N R - is a complex number with one phase information.
단계 S26에서, 복조부(126)는 정보 보안용 행렬 에 기반하여 신호 검출 행렬 을 구성한 후, 이를 통해 수신 신호에 포함된 왜곡을 모두 제거한 후 복조하여 원래의 데이터 비트를 검출 및 출력하도록 한다. In step S26, the
왜곡 정보가 제거된 신호 백터에 대한 추정 신호 백터 는 수학식 13에 따라 획득될 수 있다. Estimated signal vector for signal vector with distortion information removed Can be obtained according to Equation 13.
[수학식 13][Equation 13]
이때, 는 정보 보안용 채널 행렬 으로부터 계산되는 신호검출 행렬로써, 정보 보안용 채널 행렬 를 이용하여 기존의 신호검출 방식과 동일하게 계산할 수 있다. 예를 들어, 영점 강요(zero forcing; ZF) 방식을 사용할 경우에는 일 수 있으며, 최소 평균 제곱 오차(minimum mean square error; MMSE) 방식을 사용할 경우에는 일 수 있다. At this time, is the channel matrix for information security As a signal detection matrix calculated from, a channel matrix for information security It can be calculated in the same way as the conventional signal detection method using For example, when using the zero forcing (ZF) method, , and when using the minimum mean square error (MMSE) method, can be
도 3의 방법에 따른 사전 왜곡 무효화 또한 합법적 송수신자 사이의 채널 정보를 이용하여 신호를 왜곡하였기 때문에 가능하며, 도청자는 이러한 채널 정보를 알지 못하기 때문에 무효화를 수행할 수 없으며, 적절한 신호 검출 방법을 사용하더라도 신호를 복호할 수 없게 된다. The pre-distortion invalidation according to the method of FIG. 3 is also possible because the signal is distorted using the channel information between the legitimate sender and the receiver, and since the eavesdropper does not know such channel information, the invalidation cannot be performed, and an appropriate signal detection method can be used. Even if it is used, the signal cannot be decoded.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and is common in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications and implementations are possible by those with knowledge of, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
Claims (14)
채널 위상 정보를 사전 획득 및 공유하고, 상기 사전 획득된 채널 위상 정보를 이용하여 상기 복수의 송신 신호를 사전 왜곡시키는 사전 왜곡부;
상기 사전 왜곡된 복수의 송신 신호를 다중 안테나를 통해 무선 송출하는 송신부;
송신측으로부터 무선 송출되는 신호를 수신하여 수신 신호를 획득하는 수신부;
채널 위상 정보를 사전 공유받아 저장하고, 상기 사전 공유된 채널 위상 정보를 이용하여 왜곡 정보를 계산하는 왜곡 정보 계산부; 및
상기 왜곡 정보를 이용하여 수신 신호의 왜곡을 제거한 후, 원래의 데이터 비트로 복조하는 복조부를 포함하며,
상기 변조부는
다중 안테나 전송 방식이 수신 안테나가 1개인 STBC(Space Time Block Code) 방식인 경우, 데이터 비트를 T개의 복소 심볼 로 변조한 후, 상기 T개의 복수 심볼로부터 T × NT의 크기를 가지는 실수 신호용 직교 STBC(space time block coding) 부호화 행렬 을 구성하며, 상기 NT는 송신 안테나 개수이고, 상기 T는 송신 안테나 개수 NT에 따른 최소 심볼 주기 시간인 것을 특징으로 하는 보안 기능 강화를 위한 폐루프 다중 안테나 시스템.a modulator for generating a plurality of transmission signals by modulating data bits;
a pre-distortion unit for pre-acquiring and sharing channel phase information, and pre-distorting the plurality of transmission signals using the pre-acquired channel phase information;
a transmitter for wirelessly transmitting the plurality of pre-distorted transmission signals through multiple antennas;
a receiver configured to obtain a received signal by receiving a signal transmitted wirelessly from a transmitting side;
a distortion information calculating unit that receives and stores channel phase information in advance and calculates distortion information using the previously shared channel phase information; and
And a demodulation unit for removing the distortion of the received signal using the distortion information and then demodulating the received signal into original data bits.
the modulation unit
If the multi-antenna transmission method is the STBC (Space Time Block Code) method with one receiving antenna, the data bits are T complex symbols. After modulation with , an orthogonal space time block coding (STBC) coding matrix for a real signal having a size of T × N T from the T plurality of symbols wherein N T is the number of transmit antennas, and T is the minimum symbol cycle time according to the number of transmit antennas N T .
채널 정보 에 기반하여 채널 위상 왜곡 인자를 계산한 후, 채널 위상 왜곡 인자 의 k번째 성분을 상기 실수 신호용 직교 STBC 행렬 의 k번째 열백터에 곱하여 채널 위상 왜곡된 직교 STBC 행렬을 생성하는 것을 특징으로 하는 보안 기능 강화를 위한 폐루프 다중 안테나 시스템.The method of claim 1, wherein the pre-distortion unit
channel information Channel phase distortion factor based on After calculating the channel phase distortion factor The kth component of is an orthogonal STBC matrix for the real signal A closed-loop multi-antenna system for enhancing security functions, characterized by generating an orthogonal STBC matrix with channel phase distortion by multiplying by the k-th column vector of .
""의 식에 따라 생성되며, 상기 는 채널 위상 왜곡 인자이고, 상기 는 k번째 송신부에서 수신부에 이른 경로에 대한 복소 채널 이득이고, 상기 는 의 위상 정보인 것을 특징으로 하는 보안 기능 강화를 위한 폐루프 다중 안테나 시스템.The method of claim 3, wherein the channel phase distorted orthogonal STBC matrix is
" " is generated according to the formula of is the channel phase distortion factor, and Is the complex channel gain for a path from the k-th transmitter to the receiver, Is Closed-loop multi-antenna system for enhancing security function, characterized in that the phase information of.
""로 표현되는 수신 신호를 획득 및 출력하며, 상기 는 채널 위상 왜곡된 직교 STBC 행렬이고, 상기 는 이고, 상기 는 실수행렬 형태의 정보 보안용 행렬이고, 상기 는 이고, 는 채널 잡음인 것을 특징으로 하는 보안 기능 강화를 위한 폐루프 다중 안테나 시스템.The method of claim 4, wherein the receiving unit
" Acquiring and outputting a received signal represented by ", wherein the Is the channel phase distorted orthogonal STBC matrix, wherein Is and the above Is a matrix for information security in the form of a real matrix, Is ego, Wherein is channel noise, a closed-loop multi-antenna system for enhancing security functions.
""의 식에 기반하여, T × NT의 크기를 가지는 실수행렬 형태의 정보 보안용 행렬 를 계산하는 것을 특징으로 하는 보안 기능 강화를 위한 폐루프 다중 안테나 시스템.The method of claim 5, wherein the distortion information calculator
" Based on the expression of ", a matrix for information security in the form of a real matrix having a size of T × N T Closed-loop multi-antenna system for enhancing security function, characterized in that for calculating
""의 식에 따라 송신 심볼에 대한 추정 백터 값인 을 검출하는 것을 특징으로 하는 보안 기능 강화를 위한 폐루프 다중 안테나 시스템.The method of claim 6, wherein the demodulation unit
" "According to the expression of the estimated vector value for the transmitted symbol, Closed loop multi-antenna system for enhancing security function, characterized in that for detecting.
다중 안테나 전송 방식이 SM(Spatial Multiplexing) 방식인 경우, 데이터 비트를 NT개의 심볼 로 변조하며, 상기 NT는 송신 안테나 개수인 것을 특징으로 하는 보안 기능 강화를 위한 폐루프 다중 안테나 시스템.The method of claim 1, wherein the modulation unit
If the multi-antenna transmission method is SM (Spatial Multiplexing), data bits are N T symbols Modulated with , wherein N T is the number of transmit antennas.
수신 안테나의 개수가 NR 이고 송신 안테나의 개수가 NT일 때의 (NR × NT)의 크기를 가지는 채널 행렬을 획득하고, 상기 채널 행렬 내 열벡터의 위상 정보를 모두 이용하여 채널 위상 왜곡 인자를 계산한 후, 상기 채널 위상 왜곡 인자를 상기 복수의 심볼에 곱하여 채널 위상 왜곡된 전송 신호를 생성 및 출력하는 것을 특징으로 하는 보안 기능 강화를 위한 폐루프 다중 안테나 시스템.The method of claim 8, wherein the pre-distortion unit
When the number of receiving antennas is N R and the number of transmitting antennas is N T , a channel matrix having a size of (N R × N T ) is obtained, and the channel phase is obtained by using all phase information of column vectors in the channel matrix. After calculating the distortion factor, the channel phase distortion factor is multiplied by the plurality of symbols to generate and output a channel phase distorted transmission signal.
""의 식에 따라 생성되며, 상기 는 ""의 식에 따라 생성되는 채널 위상 왜곡 인자이고, 상기 는 k번째 송신부에서 i번째 수신부에 이른 경로에 대한 복소 채널 이득이고, 상기 는 의 위상 정보인 것을 특징으로 하는 보안 기능 강화를 위한 폐루프 다중 안테나 시스템.10. The method of claim 9, wherein the channel phase distorted transmission signal
" " is generated according to the formula of Is " is a channel phase distortion factor generated according to the expression of Is the complex channel gain for a path from the k-th transmitter to the i-th receiver, Is Closed-loop multi-antenna system for enhancing security function, characterized in that the phase information of.
""로 표현되는 수신 신호를 획득 및 출력하며, 상기 는 (NR × NT)의 크기를 가지는 채널 행렬이고, 상기 은 (NR × 1)의 크기를 가지는 열잡음 백터이고, 상기 는 정보 보안용 채널 행렬인 것을 특징으로 하는 보안 기능 강화를 위한 폐루프 다중 안테나 시스템.11. The method of claim 10, wherein the receiving unit
" Acquiring and outputting a received signal represented by ", wherein the Is a channel matrix having a size of (N R × N T ), wherein is a thermal noise vector having a size of (N R × 1), and Is a channel matrix for information security. A closed-loop multi-antenna system for enhancing security functions.
""의 식에 따라 정보 보안용 채널 행렬을 계산하며, 상기 는 (NR × 1)의 크기를 가지는 벡터로서, 채널 행렬 의 k번째 열 벡터인 것을 특징으로 하는 보안 기능 강화를 위한 폐루프 다중 안테나 시스템.The method of claim 11, wherein the distortion information calculator
" Calculate a channel matrix for information security according to the expression of is a vector having a size of (N R × 1), and the channel matrix A closed-loop multi-antenna system for enhancing security functions, characterized in that the k-th column vector of
""의 식에 따라 수신 신호의 왜곡을 모두 제거한 후, 복조하여 원래의 데이터 비트를 검출 및 출력하며,
상기 는 상기 정보 보안용 채널 행렬 으로부터 계산되는 신호검출 행렬로, 영점 강요 방식 사용시에는 ""이고, 최소 평균 제곱 오차 방식 사용시에는 ""인 것을 특징으로 하는 보안 기능 강화를 위한 폐루프 다중 안테나 시스템.12. The method of claim 11, wherein the demodulation unit
" After removing all distortion of the received signal according to the expression of ", demodulate to detect and output the original data bits,
remind Is the channel matrix for information security As a signal detection matrix calculated from, when using the zero-force method, " ", and when using the least mean square error method, " "A closed-loop multi-antenna system for enhancing security functions, characterized in that.
상기 송신측이 채널 위상 정보를 이용하여 복수의 송신 신호를 사전 왜곡시킨 후, 복수의 송신 안테나를 통해 다중 전송하는 단계;
상기 수신측이 복수의 수신 안테나를 통해 수신 신호를 획득하고, 상기 채널 위상 정보를 이용하여 정보 보안용 채널 행렬을 계산하는 단계; 및
상기 정보 보안용 채널 행렬을 이용하여 수신 신호의 왜곡을 제거한 후, 원 래의 송신 신호를 검출하는 단계를 포함하며,
상기 복수의 송신 안테나를 통해 다중 전송하는 단계는
다중 안테나 전송 방식이 수신 안테나가 1개인 STBC(Space Time Block Code) 방식인 경우, 데이터 비트를 T개의 복소 심볼 로 변조한 후, 상기 T개의 복수 심볼로부터 T × NT의 크기를 가지는 실수 신호용 직교 STBC(space time block coding) 부호화 행렬 을 구성하며, 상기 NT는 송신 안테나 개수이고, 상기 T는 송신 안테나 개수 NT에 따른 최소 심볼 주기 시간인 것을 특징으로 하는 폐루프 다중 안테나 통신 보안 방법.pre-sharing channel phase information between the transmitting side and the receiving side;
multi-transmitting through a plurality of transmission antennas after the transmission side pre-distorts a plurality of transmission signals using channel phase information;
obtaining, at the receiving side, a received signal through a plurality of receiving antennas, and calculating a channel matrix for information security using the channel phase information; and
After removing distortion of the received signal using the channel matrix for information security, detecting an original transmitted signal;
The step of multiplexing through the plurality of transmit antennas
If the multi-antenna transmission method is the STBC (Space Time Block Code) method with one receiving antenna, the data bits are T complex symbols. After modulation with , an orthogonal space time block coding (STBC) coding matrix for a real signal having a size of T × N T from the T plurality of symbols wherein N T is the number of transmit antennas, and T is the minimum symbol cycle time according to the number of transmit antennas N T .
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