KR102661042B1 - Method for Secure Communication Using an Unmanned Aerial Vehicle - Google Patents

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한국과학기술원
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Abstract

도청장치가 있는 상태에서 송신기기가 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle: UAV)의 도움으로 수신기기로의 보안 통신을 수행하는 통신 환경을 정의하는 적어도 하나의 변수의 값을 결정하는 방법이 개시된다. 개시된 방법은, 상기 송신기기, 상기 무인항공기 및 상기 수신기기와 통신하여 상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치 및 상기 수신기기의 위치에 관한 정보를 제공하는 단계, 상기 도청장치의 위치를 추정하여 상기 도청장치의 위치에 관한 정보를 제공하는 단계, 상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치, 상기 수신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 그리고 상기 적어도 하나의 변수의 함수로서 보안 에너지 효율(Secrecy Energy Efficiency)을 결정하는 단계, 및 상기 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 적어도 하나의 변수의 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.A method for determining the value of at least one variable defining a communication environment in which a transmitting device performs secure communication with a receiver with the help of an unmanned aerial vehicle (UAV) in the presence of an eavesdropping device is disclosed. The disclosed method includes providing information about the location of the transmitter, the location of the unmanned aerial vehicle, and the location of the receiver by communicating with the transmitter, the unmanned aerial vehicle, and the receiver, estimating the location of the eavesdropping device, and providing information regarding the location of the eavesdropping device, based on information regarding the location of the transmitting device, the location of the unmanned aerial vehicle, the location of the receiving device, and the location of the eavesdropping device and as a function of the at least one variable. It may include determining security energy efficiency (Secrecy Energy Efficiency), and determining a value of the at least one variable to maximize the security energy efficiency.

Description

무인항공기를 이용한 보안 통신 방법{Method for Secure Communication Using an Unmanned Aerial Vehicle}Secure communication method using an unmanned aerial vehicle {Method for Secure Communication Using an Unmanned Aerial Vehicle}

아래의 개시는 보안 통신(secure communication) 기술에 관한 것이다.The disclosure below relates to secure communication technology.

최근 수많은 IoT(Internter of Things) 기기간에서 사생활 정보의 교환이 이루어지는 IoT 환경이 활발히 조성되고 있다. 이러한 IoT 환경에 있어서 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle: UAV)가 그 이동성에 있어서의 이점으로 인해 보안량 향상에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대되고 있다. 이 때문에 긴급재난 상황, 군통신 및 전시 상황에서 그리고 개발도상국이나 시골 지역과 같이 통신 인프라가 부족하거나 전혀 존재하지 않는 지역에서 IoT 기기들의 커버리지를 확장하기 위한 용도로, 정보 전달 매개체인 헬퍼 노드(helper node)로서의 용도로 그리고 도청자에게 재밍 신호를 직접 발생시켜 시스템의 보안량 향상에 도움을 주는 재머(jammer)로서의 용도로 무인항공기를 활용하는 방안에 대해 활발히 연구가 진행되고 있는 추세이다. 한편 IoT 기기는 일반적으로 한정된 용량을 갖는 배터리로 구동되기 때문에 불필요한 에너지 소비를 최소화하기 위해 저전력/저복잡도의 특성을 가지도록 설계된다. 그러나 자동 제어 및 관리 등의 고차원적 IoT 서비스를 타켓팅함에 따라 그에 필요한 컴퓨팅 및 통신 등으로 인해 IoT 기기의 구동을 위한 에너지 소비량이 증가하고, 이에 따라 이를 해결하기 위한 '정보와 전력의 동시 전송'(Simultaneous Wireless Information and Power Trnasfer: SWIPT) 기술이 연구되고 있다. 무인항공기와 SWIPT 기반의 IoT 기기로 구성되는 통신 네트워크에서 보안율을 최대화하는 연구가 진행되고는 있으나 보안 에너지 효율 측면에서의 연구는 전무한 상태이다.Recently, an IoT environment in which private information is exchanged between numerous Internet of Things (IoT) devices is being actively created. In this IoT environment, Unmanned Aerial Vehicle (UAV) is expected to help improve security due to its mobility advantage. For this reason, helper nodes, which are information transmission media, are used to expand the coverage of IoT devices in emergency disaster situations, military communication and wartime situations, and in areas where communication infrastructure is lacking or does not exist at all, such as developing countries or rural areas. Active research is being conducted on ways to use unmanned aerial vehicles as a node and as a jammer that helps improve the security of the system by directly generating jamming signals to eavesdroppers. Meanwhile, IoT devices are generally driven by batteries with limited capacity, so they are designed to have low-power/low-complexity characteristics to minimize unnecessary energy consumption. However, as we target high-level IoT services such as automatic control and management, the energy consumption for driving IoT devices increases due to the computing and communication required for them, and accordingly, 'simultaneous transmission of information and power' (simultaneous transmission of information and power) to solve this problem. Simultaneous Wireless Information and Power Transfer (SWIPT) technology is being researched. Although research is being conducted to maximize the security rate in communication networks consisting of unmanned aerial vehicles and SWIPT-based IoT devices, there is no research in terms of security energy efficiency.

본 개시에 의해 해결하고자 하는 과제는 보안 에너지 효율을 최대화할 수 있도록 무인항공기를 이용하여 보안 통신을 수행하는 기술을 제공하는 것이다.The problem to be solved by this disclosure is to provide technology for performing secure communication using an unmanned aerial vehicle so as to maximize security energy efficiency.

본 개시에 의해 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present disclosure are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 개시의 일 특징에 따르면, 도청장치가 있는 상태에서 송신기기가 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle: UAV)의 도움으로 수신기기로의 보안 통신을 수행하는 통신 환경을 정의하는 적어도 하나의 변수의 값을 결정하는 방법이 제공된다. 본 방법은, 상기 송신기기, 상기 무인항공기 및 상기 수신기기와 통신하여 상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치 및 상기 수신기기의 위치에 관한 정보를 제공하는 단계, 상기 도청장치의 위치를 추정하여 상기 도청장치의 위치에 관한 정보를 제공하는 단계, 상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치, 상기 수신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 그리고 상기 적어도 하나의 변수의 함수로서 보안 에너지 효율(Secrecy Energy Efficiency)을 결정하는 단계, 및 상기 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 적어도 하나의 변수의 값을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.According to one feature of the present disclosure, determining the value of at least one variable defining a communication environment in which a transmitting device performs secure communication to a receiver with the help of an unmanned aerial vehicle (UAV) in the presence of an eavesdropping device. A method is provided. The method includes providing information about the location of the transmitter, the location of the unmanned aerial vehicle, and the location of the receiver by communicating with the transmitter, the unmanned aerial vehicle, and the receiver, estimating the location of the eavesdropping device, and providing information regarding the location of the eavesdropping device, based on information regarding the location of the transmitting device, the location of the unmanned aerial vehicle, the location of the receiving device, and the location of the eavesdropping device and as a function of the at least one variable. It may include determining security energy efficiency (Secrecy Energy Efficiency), and determining a value of the at least one variable to maximize the security energy efficiency.

일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 변수는, 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율 중 적어도 하나를 포함한다.In one embodiment, the at least one variable includes at least one of the transmission power of the transmitter device, the transmission power of the unmanned aerial vehicle, the flight path of the unmanned aerial vehicle, and the energy harvesting rate of the receiver device.

일 실시예에서, 상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치, 상기 수신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 그리고 상기 적어도 하나의 변수의 함수로서 보안 에너지 효율(Secrecy Energy Efficiency)을 결정하는 단계는, 상기 무인항공기의 비행 경로의 함수로서 상기 무인항공기의 비행 에너지 소모량을 결정하는 단계, 상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치, 상기 수신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 그리고 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 함수로서 보안 데이터량을 결정하는 단계, 및 상기 비행 에너지 소모량 및 상기 보안 데이터량에 기초하여 상기 보안 에너지 효율을 결정하는 단계를 포함한다.In one embodiment, Secure Energy Efficiency is calculated based on information about the location of the transmitting device, the location of the unmanned aerial vehicle, the location of the receiver device, and the location of the eavesdropping device and as a function of the at least one variable. ), the step of determining the flight energy consumption of the unmanned aerial vehicle as a function of the flight path of the unmanned aerial vehicle, the location of the transmitting device, the location of the unmanned aerial vehicle, the location of the receiver device, and the eavesdropping device. determining a secure data amount based on information about location and as a function of the transmit power of the transmitter, the transmit power of the unmanned aerial vehicle, the flight path of the unmanned aerial vehicle, and the energy harvesting rate of the receiver, and and determining the security energy efficiency based on flight energy consumption and the security data amount.

일 실시예에서, 상기 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 적어도 하나의 변수의 값을 결정하는 단계는, 상기 송신기기, 상기 무인항공기 및 상기 수신기기가 시간 T 이내에 상기 보안 통신을 완료하도록 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율을 결정하는 단계를 포함한다.In one embodiment, determining the value of the at least one variable to maximize the secure energy efficiency includes transmitting the transmitting device, the unmanned aerial vehicle, and the receiver to complete the secure communication within time T. It includes determining power, transmission power of the unmanned aerial vehicle, flight path of the unmanned aerial vehicle, and energy harvesting rate of the receiver device.

일 실시예에서, 상기 송신기기, 상기 무인항공기 및 상기 수신기기가 시간 T 이내에 상기 보안 통신을 완료하도록 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율을 결정하는 단계는, 의 관계를 만족하는, 시간 길이가 인 N개의 슬랏(slot)에서의 상기 송신기기의 전송 전력들을 결정하는 단계, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들을 결정하는 단계, 및 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들을 결정하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the transmission power of the transmitting device, the transmission power of the unmanned aerial vehicle, the flight path of the unmanned aerial vehicle, and the receiver device such that the transmitting device, the unmanned aerial vehicle, and the receiver complete the secure communication within time T. The step of determining the energy harvesting rate is, The length of time that satisfies the relationship is determining transmission powers of the transmitting device in N slots, determining transmission powers of the unmanned aerial vehicle in the N slots, and flight positions of the unmanned aerial vehicle in the N slots. It includes the step of deciding.

일 실시예에서, 상기 무인항공기의 비행 경로의 함수로서 상기 무인항공기의 비행 에너지 소모량을 결정하는 단계는, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들의 함수로서 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 에너지 소모량들을 결정하는 단계를 포함한다.In one embodiment, determining flight energy consumption of the unmanned aerial vehicle as a function of a flight path of the unmanned aerial vehicle comprises: determining the flight energy consumption of the unmanned aerial vehicle in the N slots as a function of flight positions of the unmanned aerial vehicle in the N slots; and determining the flight energy consumption of the aircraft.

일 실시예에서, 상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치, 상기 수신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 그리고 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 함수로서 보안 데이터량을 결정하는 단계는, 상기 송신기기의 위치 및 상기 수신기기의 위치에 기초하여 상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기와 상기 수신기기 간의 제1 채널 추정값들(channel estimates)을 제공하는 단계, 상기 송신기기의 위치 및 상기 무인항공기의 위치에 기초하여 상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기와 상기 무인항공기 간의 제2 채널 추정값들을 제공하는 단계, 상기 송신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 기초하여 상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기와 상기 도청장치 간의 제3 채널 추정값들을 제공하는 단계, 상기 무인항공기의 위치 및 상기 수신기기의 위치에 기초하여 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기와 상기 수신기기 간의 제4 채널 추정값들을 제공하는 단계, 및 상기 무인항공기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 기초하여 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기와 상기 도청장치 간의 제5 채널 추정값들을 제공하는 단계를 포함한다.In one embodiment, based on information about the location of the transmitting device, the location of the unmanned aerial vehicle, the location of the receiver device, and the location of the eavesdropping device, and the transmission power of the transmitting device, the transmission power of the unmanned aerial vehicle, the Determining the amount of secure data as a function of the flight path of the unmanned aerial vehicle and the energy harvesting rate of the receiver device includes the transmitter device and the transmitter device in the N slots based on the location of the transmitter device and the location of the receiver device. providing first channel estimates between receiver devices, providing second channel estimates between the transmitter device and the unmanned aerial vehicle in the N slots based on the location of the transmitter device and the location of the unmanned aerial vehicle; providing third channel estimates between the transmitting device and the eavesdropping device in the N slots based on the location of the transmitting device and the location of the eavesdropping device, the location of the unmanned aerial vehicle and the location of the receiver device. providing fourth channel estimates between the unmanned aerial vehicle and the receiver device in the N slots based on and providing fifth channel estimates between the wiretapping device and the wiretapping device.

일 실시예에서, 상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치, 상기 수신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 그리고 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 함수로서 보안 데이터량을 결정하는 단계는, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기의 전송 전력들, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들, 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 제1 채널 추정값들, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 제2 채널 추정값들, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 제3 채널 추정값들, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 제4 채널 추정값들 및 상기 N개의 슬랏에서의 상기 제5 채널 추정값들의 함수로서 상기 N개의 슬랏에서의 보안 데이터량들을 결정하는 단계를 포함한다.In one embodiment, based on information about the location of the transmitting device, the location of the unmanned aerial vehicle, the location of the receiver device, and the location of the eavesdropping device, and the transmission power of the transmitting device, the transmission power of the unmanned aerial vehicle, the Determining the amount of secure data as a function of the flight path of the unmanned aerial vehicle and the energy harvesting rate of the receiver device includes transmitting powers of the transmitting device in the N slots, and the transmission powers of the unmanned aerial vehicle in the N slots. Transmit powers, energy harvesting rate of the receiver, flight positions of the unmanned aerial vehicle in the N slots, estimates of the first channel in the N slots, the second channel in the N slots Security in the N slots as a function of estimates, the third channel estimates in the N slots, the fourth channel estimates in the N slots and the fifth channel estimates in the N slots. It includes determining data amounts.

일 실시예에서, 상기 비행 에너지 소모량 및 상기 보안 데이터량에 기초하여 상기 보안 에너지 효율을 결정하는 단계는, 아래의 수학식 In one embodiment, the step of determining the security energy efficiency based on the flight energy consumption and the security data amount is calculated using the equation below:

- 여기서 는 상기 보안 에너지 효율을 나타내고, n은 슬랏의 번호를 나타내는 인덱스이고, 은 n번째 슬랏에서의 비행 에너지 소모량을 나타내고, 은 n번째 슬랏에서의 보안 데이터량을 나타냄 - 에 따라 상기 보안 에너지 효율을 결정하는 단계를 포함한다.- here represents the security energy efficiency, n is an index representing the number of the slot, represents the flight energy consumption in the nth slot, represents the amount of secure data in the nth slot - and includes determining the security energy efficiency according to -.

일 실시예에서, 상기 의 관계를 만족하는, 시간 길이가 인 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기의 전송 전력들을 결정하는 단계는, 상기 송신기기가 상기 수신기기에 가깝고 상기 도청장치로부터 멀리 떨어져 있는 슬랏에서 상기 송신기기가 최대한 많은 보안 데이터를 전송하도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기의 전송 전력들을 할당하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the The length of time that satisfies the relationship is The step of determining the transmission powers of the transmitting device in the N slots is such that the transmitting device transmits as much secure data as possible in the slots that are close to the receiver and far from the eavesdropping device. It includes the step of allocating transmission powers of the transmitting device.

일 실시예에서, 상기 의 관계를 만족하는, 시간 길이가 인 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기의 전송 전력들을 결정하는 단계는, 아래의 수학식들In one embodiment, the The length of time that satisfies the relationship is The step of determining the transmission powers of the transmitting device in the N slots is performed using the following equations:

- 여기서 n은 슬랏의 번호를 나타내는 인덱스이고, 은 n번째 슬랏에서의 송신기기의 전송 전력을 나타내고, 는 송신기기에 대한 평균 전력 설정값을 나타내고, 는 송신기기에 대한 최대 전력 설정값을 나타냄 - 을 만족하도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기의 전송 전력들을 결정하는 단계를 더 포함한다.- Here n is an index indicating the number of the slot, represents the transmission power of the transmitting device in the nth slot, represents the average power setting value for the transmitting device, represents the maximum power setting value for the transmitting device. It further includes determining the transmission powers of the transmitting device in the N slots to satisfy -.

일 실시예에서, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들을 결정하는 단계는, 상기 무인항공기가 상기 수신기기에 가깝고 상기 도청장치로부터 멀리 떨어져 있는 슬랏에서 상기 무인항공기가 최대한 많은 보안 데이터를 전송하도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들을 할당하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the step of determining the transmission powers of the unmanned aerial vehicle in the N slots includes ensuring that the unmanned aerial vehicle transmits as much security data as possible in slots that are close to the receiver and far from the eavesdropping device. and allocating transmission powers of the unmanned aerial vehicle in the N slots to transmit.

일 실시예에서, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들을 결정하는 단계는, 아래의 수학식들In one embodiment, the step of determining the transmission powers of the unmanned aerial vehicle in the N slots is performed using the following equations:

- 여기서 n은 슬랏의 번호를 나타내는 인덱스이고, 은 n번째 슬랏에서의 무인항공기의 전송 전력을 나타내고, 는 무인항공기에 대한 평균 전력 설정값을 나타내고, 는 무인항공기에 대한 최대 전력 설정값을 나타냄 - 을 만족하도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들을 결정하는 단계를 더 포함한다.- Here n is an index indicating the number of the slot, represents the transmission power of the unmanned aerial vehicle in the nth slot, represents the average power setting value for the unmanned aerial vehicle, represents the maximum power setting value for the unmanned aerial vehicle. It further includes determining the transmission powers of the unmanned aerial vehicle in the N slots to satisfy -.

일 실시예에서, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들을 결정하는 단계는, 상기 무인항공기가 상기 수신기기에 최대한 머무르고 상기 도청장치로부터 멀리 떨어지도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들을 결정하는 단계를 포함한다.In one embodiment, determining flight positions of the unmanned aerial vehicle in the N slots may include adjusting the unmanned aerial vehicle's flight positions in the N slots so that the unmanned aerial vehicle remains in the receiver as much as possible and stays as far away from the eavesdropping device as possible. and determining flight locations.

일 실시예에서, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들을 결정하는 단계는, 아래의 수학식들In one embodiment, the step of determining the flight positions of the unmanned aerial vehicle in the N slots is performed using the following equations:

- 여기서 n은 슬랏의 번호를 나타내는 인덱스이고, 은 n번째 슬랏에서의 무인항공기의 비행 위치를 나타내고, 는 상기 슬랏의 시간 길이를 나타내고, 는 상기 무인항공기의 최대 속력을 나타내고, 는 한 슬랏 동안 상기 무인항공기가 이동할 수 있는 최대 거리를 나타냄 - 을 만족하도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들을 결정하는 단계를 포함한다.- Here n is an index indicating the number of the slot, represents the flight position of the unmanned aerial vehicle in the nth slot, represents the time length of the slot, represents the maximum speed of the unmanned aerial vehicle, represents the maximum distance that the unmanned aerial vehicle can travel during one slot - and includes determining flight positions of the unmanned aerial vehicle in the N slots to satisfy .

일 실시예에서, 상기 송신기기, 상기 무인항공기 및 상기 수신기기가 시간 T 이내에 상기 보안 통신을 완료하도록 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율을 결정하는 단계는, 미리 결정된 에너지 충전 요구 조건을 만족하도록 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율을 결정하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the transmission power of the transmitting device, the transmission power of the unmanned aerial vehicle, the flight path of the unmanned aerial vehicle, and the receiver device such that the transmitting device, the unmanned aerial vehicle, and the receiver complete the secure communication within time T. Determining the energy harvesting rate includes determining the energy harvesting rate of the receiver device to satisfy a predetermined energy charging requirement.

일 실시예에서, 상기 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 적어도 하나의 변수의 값을 결정하는 단계는, 대안 알고리즘(alternating algorithm)을 이용하여 상기 송신기기의 전송 전력들의 값들 및 상기 무인항공기의 전송 전력들의 값들, 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값 및 상기 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 결정하는 단계를 포함한다.In one embodiment, determining the value of the at least one variable to maximize the security energy efficiency includes using an alternating algorithm to determine the values of the transmit powers of the transmitter and the transmit powers of the unmanned aerial vehicle. and determining values of the energy harvesting rate of the receiver and flight positions of the unmanned aerial vehicle.

일 실시예에서, 상기 대안 알고리즘(alternating algorithm)을 이용하여 상기 송신기기의 전송 전력들의 값들 및 상기 무인항공기의 전송 전력들의 값들, 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값 및 상기 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 결정하는 단계는, (i) 상기 무인항공기의 비행 위치들의 값들 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값을 임의의 초기값들로 결정하는 단계, (ii) 상기 결정된 무인항공기의 비행 위치들의 값들 및 상기 결정된 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값을 이용하여 상기 보안 에너지 효율을 재결정하는 단계, (iii) 상기 재결정된 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 송신기기의 전송 전력들의 값들 및 상기 무인항공기의 전송 전력들의 값들을 결정하는 단계, (iv) 상기 결정된 송신기기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 무인항공기의 전송 전력들의 값들 및 상기 결정된 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 이용하여 상기 보안 에너지 효율을 재결정하는 단계, (v) 상기 재결정된 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값을 결정하는 단계, (vi) 상기 결정된 송신기기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 무인항공기의 전송 전력들의 값들 및 상기 결정된 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값을 이용하여 상기 보안 에너지 효율을 재결정하는 단계, (vii) 상기 재결정된 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 결정하는 단계, (viii) 상기 결정된 송신기기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 무인항공기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값 및 상기 결정된 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 이용하여 상기 보안 에너지 효율의 값을 산출하는 단계, 및 (ix) 상기 산출된 보안 에너지 효율의 값이 임계값 보다 작은 것으로 판단되는 경우 상기 결정된 송신기기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 무인항공기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값 및 상기 결정된 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 확정하는 단계, 및 (x) 상기 산출된 보안 에너지 효율의 값이 상기 임계값과 같거나 상기 임계값 보다 큰 것으로 판단되는 경우 상기 단계 (ii) 내지 상기 단계 (x)를 반복하는 단계를 포함한다.In one embodiment, the alternating algorithm is used to determine the values of the transmit powers of the transmitter and the transmit powers of the unmanned aerial vehicle, the value of the energy harvesting ratio of the receiver, and the flight position of the unmanned aerial vehicle. The step of determining the values includes (i) determining the values of the flight positions of the unmanned aerial vehicle and the value of the energy harvesting ratio of the receiver to arbitrary initial values, (ii) re-determining the secure energy efficiency using the determined values of the flight positions of the unmanned aerial vehicle and the determined value of the energy harvesting ratio of the receiver device, (iii) transmitting the transmitting device to maximize the re-determined secure energy efficiency; determining the values of the powers and the values of the transmission powers of the unmanned aerial vehicle, (iv) the determined values of the transmit powers of the transmitting device, the determined values of the transmit powers of the unmanned aerial vehicle and the determined values of the flight positions of the unmanned aerial vehicle; re-determining the secure energy efficiency using, (v) determining a value of the energy harvesting ratio of the receiver device to maximize the re-determined secure energy efficiency, (vi) the determined values of transmission powers of the transmitting device , re-determining the security energy efficiency using the determined values of the transmission powers of the unmanned aerial vehicle and the determined value of the energy harvesting ratio of the receiver device, (vii) determining the security energy efficiency of the unmanned aerial vehicle to maximize the re-determined security energy efficiency. determining values of flight positions, (viii) values of transmission powers of the determined transmitter, values of transmit powers of the determined unmanned aerial vehicle, values of energy harvesting ratio of the determined receiver, and flight of the determined unmanned aerial vehicle. calculating the value of the secure energy efficiency using the values of locations, and (ix) when the calculated value of the secure energy efficiency is determined to be less than a threshold, the determined values of the transmission powers of the transmitting device, the determined determining the values of the transmission powers of the unmanned aerial vehicle, the determined value of the energy harvesting ratio of the receiver device, and the determined values of the flight positions of the unmanned aerial vehicle, and (x) the calculated value of security energy efficiency is determined by the threshold value. and repeating steps (ii) to (x) when it is determined to be equal to or greater than the threshold.

본 개시의 다른 측면에서, 도청장치가 있는 상태에서 송신기기가 무인항공기의 도움으로 수신기기로의 보안 통신을 수행하는 방법이 제공된다. 본 방법은, 상기 송신기기가 N개의 시간 슬랏에서 제5항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따라 결정된 상기 송신기기의 전송 전력들로 보안 데이터를 상기 수신기기로 전송하는 단계, 및 상기 무인항공기가 N개의 시간 슬랏에서 제5항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따라 결정된 상기 무인항공기의 비행 위치들을 따라 비행하면서 제5항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따라 결정된 상기 무인항공기의 전송 전력들로 보안 데이터를 상기 수신기기로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.In another aspect of the present disclosure, a method is provided for a transmitting device to perform secure communication with a receiver with the help of an unmanned aerial vehicle in the presence of an eavesdropping device. The method includes the step of the transmitting device transmitting security data to the receiver in N time slots at the transmission powers of the transmitting device determined according to any one of claims 5 to 18, and the unmanned aerial vehicle transmitting security data to the receiver in N time slots. With the transmission powers of the unmanned aerial vehicle determined according to any one of paragraphs 5 to 18 while flying along the flight positions of the unmanned aerial vehicle determined according to any one of claims 5 to 18 in time slots It may include transmitting secure data to the receiver.

개시된 실시예들에 따르면 무인항공기를 이용하여 보안 통신을 수행함에 있어 보안 에너지 효율을 최대화할 수 있는 기술적 효과가 있다.According to the disclosed embodiments, there is a technical effect of maximizing security energy efficiency when performing secure communication using an unmanned aerial vehicle.

도 1은 도청장치가 있는 상태에서 송신기기가 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle: UAV)의 도움으로 수신기기로의 보안 통신을 수행하는 통신 환경의 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 통신 환경을 정의하는 송신기기의 전송 전력, 무인항공기의 전송 전력, 무인항공기의 비행 경로 및 수신기기의 에너지 하베스팅 비율을 포함하는 변수들 중 적어도 하나의 값을 결정하는 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에서의 단계(S230)에 대한 상세 흐름도를 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram illustrating an embodiment of a communication environment in which a transmitter performs secure communication with a receiver with the help of an unmanned aerial vehicle (UAV) in the presence of an eavesdropping device.
2 is a method for determining the value of at least one of the variables defining the communication environment of FIG. 1, including the transmission power of the transmitting device, the transmission power of the unmanned aerial vehicle, the flight path of the unmanned aerial vehicle, and the energy harvesting rate of the receiver device. This is a diagram illustrating a flowchart for explaining an embodiment of.
FIG. 3 is a detailed flowchart of step S230 in FIG. 2.

실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 개시의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments are disclosed for illustrative purposes only and may be changed and implemented in various forms. Accordingly, the actual implementation form is not limited to the specific disclosed embodiments, and the scope of the present disclosure includes changes, equivalents, or substitutes included in the technical idea described in the embodiments.

"제1" 또는 "제2" 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, "제1 구성요소"는 "제2 구성요소"로 명명될 수 있고, 유사하게 "제2 구성요소"는 "제1 구성요소"로도 명명될 수 있다.Although terms such as “first” or “second” may be used to describe various components, these terms should be interpreted only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, a “first component” may be named a “second component” and similarly, a “second component” may also be named a “first component”.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being “connected” to another component, it should be understood that it may be directly connected or connected to the other component, but that other components may exist in between.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 개시에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present disclosure, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of the described features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof, and are intended to indicate the presence of one or more other features or numbers, It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted in an idealized or overly formal sense unless explicitly defined in the present disclosure. No.

이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings. In the description with reference to the accompanying drawings, identical components will be assigned the same reference numerals regardless of the reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted.

도 1은 도청장치가 있는 상태에서 송신기기가 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle: UAV)의 도움으로 수신기기로의 보안 통신을 수행하는 통신 환경의 일 실시예를 도시한 도면이다.Figure 1 is a diagram illustrating an embodiment of a communication environment in which a transmitter performs secure communication with a receiver with the help of an unmanned aerial vehicle (UAV) in the presence of an eavesdropping device.

도시된 통신 환경에서, 송신기기(110) 및 수신기기(130)는 일상 생활, 환경 모니터링 및 감시 분야 및 응급 및 재난 상황 등에 활용되는 IoT(Internet of Things) 기기일 수 있다. 일 실시예에서 송신기기(110) 및 수신기기(130)는 센서(sensor)의 역할, 액츄에이터(actuator)의 역할 또는 두 가지의 역할 모두를 하는 IoT 기기이다. 일 실시예에서 송신기기(110)는 액세스 포인트(access point)이다. 일 실시예에서 수신기기(130)는 랩탑(laptop) PC, 태블릿 PC, 노트북, 노트 패드 등의 휴대용 단말기, 스마트폰 등과 같은 다양한 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치 등을 포함한다. 수신기기(130)는 한정된 배터리로 구동되기 때문에 불필요한 에너지 소비를 최소화하기 위해 수신 전자파를 구동 에너지로서 활용하는 '정보와 전력의 동시 전송'(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer: SWIPT) 기술에 기반하여 작동될 수 있다. SWIPT 기반의 수신기기(130)는 미리 결정된 에너지 하베스팅 비율(energy harvesting rate) w를 이용하여 수신 신호 전력의 w배는 자신의 배터리를 충전하는 에너지 하베스팅 작업에 사용하고 수신 신호 전력의 (1-w)배인 나머지 전력을 데이터를 디코딩하는 등의 통신 작업에 사용할 수 있다.In the illustrated communication environment, the transmitter device 110 and the receiver device 130 may be IoT (Internet of Things) devices used in daily life, environmental monitoring and surveillance, and emergency and disaster situations. In one embodiment, the transmitter device 110 and the receiver device 130 are IoT devices that play the role of a sensor, an actuator, or both. In one embodiment, the transmitting device 110 is an access point. In one embodiment, the receiver device 130 includes various types of handheld wireless communication devices such as portable terminals such as laptop PCs, tablet PCs, notebooks, and note pads, and smartphones. Since the receiver 130 is powered by a limited battery, it operates based on 'Simultaneous Wireless Information and Power Transfer (SWIPT)' technology that utilizes received electromagnetic waves as driving energy to minimize unnecessary energy consumption. It can be. The SWIPT-based receiver 130 uses a predetermined energy harvesting rate w to use w times the received signal power for the energy harvesting task of charging its battery and uses (1) of the received signal power -w) The remaining power can be used for communication tasks such as decoding data.

송신기기(110)는 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle: UAV)(120)의 도움으로 수신기기(13)로의 보안 통신을 수행할 수 있다. 송신기기(110)로부터 수신기기(13)로의 보안 통신은 시간 주기 T 이내에 이루어지는데, 송신기기(110)는 시간 주기 T를 슬랏(slot) 시간 길이 로 나눈 N개의 슬랏에서 도청장치(140)에 의한 도청을 피할 수 있도록 본 개시의 실시예들에 따라 결정된 전송 전력들로 보안 데이터를 수신기기(130)로 전송할 수 있다. 무인항공기(120)는 송신기기(110)와 수신기기(130) 간의 보안 통신 성능을 향상시키기 위한 헬퍼 노드(helper node)로서의 역할을 수행할 수 있다. 무인항공기(120)로부터 수신기기(13)로의 보안 통신도 동일한 시간 주기 T 이내에 이루어지는데, 무인항공기(120)는 도청장치(140)에 의한 도청을 피할 수 있도록, N개의 슬랏에서 본 개시의 실시예들에 따라 설계된 비행 위치들에 따라 비행하면서 본 개시의 실시예들에 따라 결정된 전송 전력들로 보안 데이터를 수신기기(130)로 전송할 수 있다. 무인항공기(120)가 비행하는 비행 경로(비행 위치들)는 도청장치(140)로 최대한 멀리 떨어지고 수신기기(130)에 최대한 가까운 경로일 수 있다. 송신기기(110)로부터 수신기기(130)로 전송되는 보안 데이터와 무인항공기(120)로부터 수신기기(130)로 전송되는 보안 데이터는 동일한 데이터일 수 있다. 일 실시예에서 송신기기(110)는 보안 데이터를 사전에 무인항공기(120)로 전송한다. 일 실시예에서 보안 데이터는 사전에 서버(150)로부터 무인항공기(120)로 전송된다.The transmitting device 110 can perform secure communication with the receiving device 13 with the help of an unmanned aerial vehicle (UAV) 120. Secure communication from the transmitting device 110 to the receiving device 13 is performed within a time period T, and the transmitting device 110 uses the time period T as the slot time length. Secure data can be transmitted to the receiver 130 in N slots divided by with transmission powers determined according to embodiments of the present disclosure to avoid wiretapping by the wiretapping device 140. The unmanned aerial vehicle 120 may serve as a helper node to improve secure communication performance between the transmitter 110 and the receiver 130. Secure communication from the unmanned aerial vehicle 120 to the receiver 13 is also performed within the same time period T, and the unmanned aerial vehicle 120 implements the present disclosure in N slots to avoid eavesdropping by the eavesdropping device 140. Security data may be transmitted to the receiver 130 at transmission powers determined according to embodiments of the present disclosure while flying according to flight positions designed according to examples. The flight path (flight positions) along which the unmanned aerial vehicle 120 flies may be a path that is as far away from the eavesdropping device 140 as possible and as close as possible to the receiver device 130. Security data transmitted from the transmitter device 110 to the receiver device 130 and security data transmitted from the unmanned aerial vehicle 120 to the receiver device 130 may be the same data. In one embodiment, the transmitting device 110 transmits security data to the unmanned aerial vehicle 120 in advance. In one embodiment, security data is transmitted from the server 150 to the unmanned aerial vehicle 120 in advance.

서버(150)는 도청장치(140)가 있는 상태에서 송신기기(110)가 무인항공기(120)의 도움으로 SWIPT 기반으로 작동되는 수신기기(130)로의 보안 통신을 수행하는, 도시된 통신 환경에서 전체 통신 네트워크의 보안 에너지 효율(Secrecy Energy Efficiency: SEE)을 최대화할 수 있는 적어도 하나의 변수의 값을 결정한다. 서버(150)는 하나 이상의 위치에 설치되는 하나 이상의 서버 컴퓨터에서 실행되는 컴퓨터 프로그램들로서 구현되는 시스템의 일 예일 수 있다. 서버(150)는 송신기기(110), 무인항공기(120) 및 수신기기(130)와의 통신을 위하여 GSM 망, CDMA 망과 같은 2G 무선 통신망, WiFi 망과 같은 무선 인터넷 망, WiBro 망 및 WiMax 망과 같은 휴대 인터넷 망, 패킷 전송을 지원하는 무선 통신망, LTE(4G) 망 및/또는 5G(5th Generation) 망에서 채택되는 RAT들(Radio Access Technologies) 및 통신 프로토콜들을 구현할 수 있고 그러한 무선 통신망에서 사용되는 통신 기기의 통신부의 기능들/특징들을 포함할 수 있다.In the illustrated communication environment, the server 150 performs secure communication with the receiver device 130, which operates based on SWIPT, with the help of the unmanned aerial vehicle 120 in the presence of the eavesdropping device 140. Determine the value of at least one variable that can maximize the security energy efficiency (SEE) of the entire communication network. Server 150 may be an example of a system implemented as computer programs running on one or more server computers installed in one or more locations. The server 150 uses a 2G wireless communication network such as a GSM network, a CDMA network, a wireless Internet network such as a WiFi network, a WiBro network, and a WiMax network for communication with the transmitter 110, the unmanned aerial vehicle 120, and the receiver 130. such as mobile Internet networks, wireless communication networks supporting packet transmission, LTE (4G) networks, and/or 5G (5th Generation) network and may implement RATs (Radio Access Technologies) and communication protocols adopted in such wireless communication network and may include functions/features of the communication unit of the communication device used in such wireless communication network.

도 2는 도 1의 통신 환경을 정의하는 송신기기의 전송 전력, 무인항공기의 전송 전력, 무인항공기의 비행 경로 및 수신기기의 에너지 하베스팅 비율을 포함하는 변수들 중 적어도 하나의 값을 결정하는 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도를 도시한 도면이다.2 is a method for determining the value of at least one of the variables defining the communication environment of FIG. 1, including the transmission power of the transmitting device, the transmission power of the unmanned aerial vehicle, the flight path of the unmanned aerial vehicle, and the energy harvesting rate of the receiver device. This is a diagram illustrating a flowchart for explaining an embodiment of.

본 방법의 일 실시예는 서버(150)가 송신기기(110), 무인항공기(120) 및 수신기기(130)와 통신하여 송신기기(110)의 위치, 무인항공기(120)의 위치 및 수신기기(130)의 위치에 관한 정보를 제공하는 단계(S205)로부터 시작된다. 일 실시예에서 서버(150)는 송신기기(110), 무인항공기(120) 및 수신기기(130)와 통신하여 이들의 위치들을 식별한다. 단계(S210)에서는 도청장치(140)의 위치를 추정하여 도청장치(140)의 위치에 관한 정보를 제공한다. 단계(S215)에서는 무인항공기(120)의 비행 경로의 함수로서 무인항공기(120)의 비행 에너지 소모량을 결정한다. 도 1의 통신 환경에서의 보안 통신은 시간 주기 T 이내에 완료되는데, 무인항공기(120)의 비행 경로는, 아래의 수학식 1로 나타낸 바와 같이 시간 주기 T를 슬랏 시간 길이 로 나눈 N개의 슬랏에서의 비행 위치들로 설계된다(이 경우 슬랏 시간 길이 는 무인항공기(120)의 위치가 슬랏 시간 길이 동안 고정되어 있다고 가정할 수 있도록 작게 설정될 수 있다).In one embodiment of the method, the server 150 communicates with the transmitter 110, the unmanned aerial vehicle 120, and the receiver 130 to determine the location of the transmitter 110, the location of the unmanned aerial vehicle 120, and the receiver 130. It begins with a step (S205) of providing information about the location of 130. In one embodiment, the server 150 communicates with the transmitter device 110, the unmanned aerial vehicle 120, and the receiver device 130 to identify their locations. In step S210, the location of the wiretapping device 140 is estimated and information regarding the location of the wiretapping device 140 is provided. In step S215, the flight energy consumption of the unmanned aerial vehicle 120 is determined as a function of the flight path of the unmanned aerial vehicle 120. Secure communication in the communication environment of FIG. 1 is completed within a time period T, and the flight path of the unmanned aerial vehicle 120 is calculated by dividing the time period T into the slot time length as shown in Equation 1 below. It is designed with flight positions in N slots divided by (in this case the slot time length) is the slot time length of the unmanned aerial vehicle (120). It can be set small so that it can be assumed to be fixed for a while).

따라서 무인항공기(120)의 비행 에너지 소모량도 N개의 슬랏에서의 비행 에너지 소모량들 (n = 1, ..., N)로 구분 정의되며, 특정 슬랏에서의 무인항공기(120)의 비행 에너지 소모량은 특정 슬랏에서의 무인항공기(120)의 비행 위치의 함수로서 정의될 수 있다. 단계(S220)에서는 송신기기(110)가 도청장치(140)에게 정보를 도청당하지 않고 순수하게 통신할 수 있는 데이터량인 보안 데이터량을 결정한다. 본 단계에서는 보안 데이터량을 결정하기 위해 복수의 세트의 채널 추정값들(channel estimates)을 제공한다. 복수의 세트의 채널 추정값들은 제1 세트의 채널 추정값들 내지 제5 세트의 채널 추정값들을 포함할 수 있다. 제1 세트의 채널 추정값들은 단계(S205)에서 제공된 송신기기(110)의 위치 및 수신기기(130)의 위치에 기초하여 제공되는 N개의 슬랏에서의 송신기기(110)와 수신기기(130) 간의 제1 채널 추정값들일 수 있다. 제2 세트의 채널 추정값들은 단계(S205)에서 제공된 송신기기(110)의 위치 및 무인항공기(120)의 위치에 기초하여 제공되는 N개의 슬랏에서의 송신기기(110)와 무인항공기(120) 간의 제2 채널 추정값들일 수 있다. 제3 세트의 채널 추정값들은 단계(S205) 및 단계(S210)에서 제공된 송신기기(110)의 위치 및 도청장치(140)의 위치에 기초하여 제공되는 N개의 슬랏에서의 송신기기(110)와 도청장치(140) 간의 제3 채널 추정값들일 수 있다. 제4 세트의 채널 추정값들은 단계(S205)에서 제공된 무인항공기(120)의 위치 및 수신기기(130)의 위치에 기초하여 제공되는 N개의 슬랏에서의 무인항공기(120)와 수신기기(130) 간의 제4 채널 추정값들일 수 있다. 제5 세트의 채널 추정값들은 단계(S205) 및 단계(S210)에서 제공된 무인항공기(120)의 위치 및 도청장치(140)의 위치에 기초하여 제공되는 N개의 슬랏에서의 무인항공기(120)와 도청장치(140) 간의 제5 채널 추정값들일 수 있다. 채널 추정값들을 제공하는 방법은 공지되어 있으므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 보안 데이터량도 N개의 슬랏에서의 보안 데이터량들 (n = 1, ..., N)로 구분 정의되는데, N개의 슬랏에서의 보안 데이터량들 (n = 1, ..., N)은 N개의 슬랏에서의 송신기기(110)의 전송 전력들, N개의 슬랏에서의 무인항공기(120)의 전송 전력들, 수신기기(130)의 에너지 하베스팅 비율 w, N개의 슬랏에서의 무인항공기(120)의 비행 위치들, N개의 슬랏에서의 제1 채널 추정값들, N개의 슬랏에서의 제2 채널 추정값들, N개의 슬랏에서의 제3 채널 추정값들, N개의 슬랏에서의 제4 채널 추정값들 및 N개의 슬랏에서의 제5 채널 추정값들의 함수로서 결정될 수 있다. 여기서 N개의 슬랏에서의 송신기기(110)의 전송 전력들 및 N개의 슬랏에서의 무인항공기(120)의 전송 전력들도 위 수학식 1과 유사하게 아래의 수학식 2 및 수학식 3으로 각각 나타낼 수 있다.Therefore, the flight energy consumption of the unmanned aerial vehicle 120 is also the flight energy consumption in N slots. It is defined separately as (n = 1, ..., N), and the flight energy consumption of the unmanned aerial vehicle 120 in a specific slot can be defined as a function of the flight position of the unmanned aerial vehicle 120 in a specific slot. In step S220, the transmitting device 110 determines the amount of secure data, which is the amount of data that can be communicated purely without the information being intercepted by the wiretapping device 140. In this step, multiple sets of channel estimates are provided to determine the amount of secure data. The plurality of sets of channel estimates may include a first set of channel estimates through a fifth set of channel estimates. The first set of channel estimate values is between the transmitting device 110 and the receiving device 130 in N slots provided based on the location of the transmitting device 110 and the location of the receiving device 130 provided in step S205. These may be first channel estimates. The second set of channel estimates are between the transmitting device 110 and the unmanned aerial vehicle 120 in the N slots provided based on the location of the transmitting device 110 and the unmanned aerial vehicle 120 provided in step S205. These may be second channel estimates. The third set of channel estimates is for transmitting device 110 and wiretapping in N slots provided based on the location of transmitting device 110 and the location of wiretapping device 140 provided in steps S205 and S210. These may be third channel estimates between devices 140. The fourth set of channel estimates is between the unmanned aerial vehicle 120 and the receiver 130 in N slots provided based on the position of the unmanned aerial vehicle 120 and the position of the receiver 130 provided in step S205. These may be fourth channel estimates. The fifth set of channel estimates is for eavesdropping with the unmanned aerial vehicle 120 in the N slots provided based on the location of the unmanned aerial vehicle 120 and the location of the eavesdropping device 140 provided in steps S205 and S210. These may be fifth channel estimates between devices 140. Methods for providing channel estimate values are known, so detailed description thereof will be omitted. The amount of security data is also the amount of security data in N slots. Defined separately as (n = 1, ..., N), the amount of secure data in N slots (n = 1, ..., N) is the transmission powers of the transmitter 110 in N slots, the transmission powers of the unmanned aerial vehicle 120 in N slots, and the energy harvest of the receiver 130 ting ratio w, flight positions of the unmanned aerial vehicle 120 in N slots, first channel estimates in N slots, second channel estimates in N slots, third channel estimates in N slots. , the fourth channel estimates in the N slots and the fifth channel estimates in the N slots. Here, the transmission powers of the transmitting device 110 in N slots and the transmission powers of the unmanned aerial vehicle 120 in N slots are also expressed by Equation 2 and Equation 3 below, respectively, similar to Equation 1 above. You can.

단계(S225)에서는 단계(S215)에서 결정된 무인항공기(120)의 비행 에너지 소모량 및 단계(S220)에서 결정된 보안 데이터량에 기초하여 보안 에너지 효율(Secrecy Energy Efficiency: SEE)을 결정한다. 보안 에너지 효율은 아래의 수학식 4에 따라 결정될 수 있다.In step S225, the security energy efficiency (SEE) is determined based on the flight energy consumption of the unmanned aerial vehicle 120 determined in step S215 and the amount of security data determined in step S220. Security energy efficiency can be determined according to Equation 4 below.

여기서 는 보안 에너지 효율을 나타내고, n은 슬랏의 번호를 나타내는 인덱스이고, 은 n번째 슬랏에서의 비행 에너지 소모량을 나타내고, 은 n번째 슬랏에서의 보안 데이터량을 나타낸다.here represents the security energy efficiency, n is an index representing the number of the slot, represents the flight energy consumption in the nth slot, represents the amount of secure data in the nth slot.

단계(S230)에서는 보안 에너지 효율을 최대화하도록 송신기기(110)의 전송 전력, 무인항공기(120)의 전송 전력, 무인항공기(120)의 비행 경로 및 수신기기(130)의 에너지 하베스팅 비율 w를 결정한다. 본 단계에서는 보안 에너지 효율이 최대화되면서 송신기기(110), 무인항공기(120) 및 수신기기(130)가 시간 T 이내에 보안 통신을 완료하도록 N개의 슬랏에서의 송신기기(110)의 전송 전력들, N개의 슬랏에서의 무인항공기(120)의 전송 전력들 및 N개의 슬랏에서의 무인항공기(120)의 비행 위치들을 결정할 수 있다. N개의 슬랏에서의 송신기기(110)의 전송 전력들은, 송신기기(110)가 수신기기(130)에 가깝고 도청장치(140)로부터 멀리 떨어져 있는 슬랏에서 송신기기(110)가 최대한 많은 보안 데이터를 전송하도록 N개의 슬랏에서의 송신기기(110)의 전송 전력들을 할당함으로써 결정될 수 있다. N개의 슬랏에서의 송신기기(110)의 전송 전력들은, 또한 아래의 수학식 5 및 수학식 6을 만족하도록 결정될 수 있다.In step S230, the transmission power of the transmitter 110, the transmission power of the unmanned aerial vehicle 120, the flight path of the unmanned aerial vehicle 120, and the energy harvesting ratio w of the receiver 130 are adjusted to maximize security energy efficiency. decide In this step, the transmission powers of the transmitter 110 in N slots so that the transmitter 110, the unmanned aerial vehicle 120, and the receiver 130 complete secure communication within time T while maximizing security energy efficiency, Transmission powers of the unmanned aerial vehicle 120 in N slots and flight positions of the unmanned aerial vehicle 120 in N slots can be determined. The transmission powers of the transmitting device 110 in N slots are such that the transmitting device 110 transmits as much security data as possible in the slots where the transmitting device 110 is close to the receiver device 130 and far from the eavesdropping device 140. It can be determined by allocating the transmission powers of the transmitting device 110 in N slots for transmission. The transmission powers of the transmitting device 110 in N slots can also be determined to satisfy Equations 5 and 6 below.

여기서 n은 슬랏의 번호를 나타내는 인덱스이고, 은 n번째 슬랏에서의 송신기기의 전송 전력을 나타내고, 는 송신기기에 대한 평균 전력 설정값을 나타내고, 는 송신기기에 대한 최대 전력 설정값을 나타낸다.Here, n is an index indicating the slot number, represents the transmission power of the transmitting device in the nth slot, represents the average power setting value for the transmitting device, represents the maximum power setting for the transmitting device.

N개의 슬랏에서의 무인항공기(120)의 전송 전력들은, 무인항공기(120)가 수신기기(130)에 가깝고 도청장치(140)로부터 멀리 떨어져 있는 슬랏에서 무인항공기(120)가 최대한 많은 보안 데이터를 전송하도록 N개의 슬랏에서의 무인항공기(120)의 전송 전력들을 할당함으로써 결정될 수 있다. N개의 슬랏에서의 무인항공기(120)의 전송 전력들은, 또한 아래의 수학식 7 및 수학식 8을 만족하도록 결정될 수 있다.The transmission powers of the unmanned aerial vehicle 120 in N slots are such that the unmanned aerial vehicle 120 transmits as much security data as possible in slots that are close to the receiver device 130 and far from the eavesdropping device 140. It can be determined by allocating the transmission powers of the unmanned aerial vehicle 120 in N slots to transmit. The transmission powers of the unmanned aerial vehicle 120 in N slots can also be determined to satisfy Equations 7 and 8 below.

여기서 n은 슬랏의 번호를 나타내는 인덱스이고, 은 n번째 슬랏에서의 무인항공기의 전송 전력을 나타내고, 는 무인항공기에 대한 평균 전력 설정값을 나타내고, 는 무인항공기에 대한 최대 전력 설정값을 나타낸다.Here, n is an index indicating the slot number, represents the transmission power of the unmanned aerial vehicle in the nth slot, represents the average power setting value for the unmanned aerial vehicle, represents the maximum power setting for the unmanned aerial vehicle.

N개의 슬랏에서의 무인항공기(120)의 비행 위치들은, 무인항공기(120)가 수신기기(130)에 최대한 머무르고 도청장치(140)로부터 멀리 떨어지도록 결정될 수 있다. N개의 슬랏에서의 무인항공기(120)의 비행 위치들은, 또한 아래의 수학식 9 및 수학식 10을 만족하도록 결정될 수 있다.The flight positions of the unmanned aerial vehicle 120 in the N slots may be determined so that the unmanned aerial vehicle 120 stays as close to the receiver 130 as possible and is far away from the eavesdropping device 140. The flight positions of the unmanned aerial vehicle 120 in N slots can also be determined to satisfy Equations 9 and 10 below.

여기서 n은 슬랏의 번호를 나타내는 인덱스이고, 은 n번째 슬랏에서의 무인항공기의 비행 위치를 나타내고, 는 상기 슬랏의 시간 길이를 나타내고, 는 상기 무인항공기의 최대 속력을 나타내고, 는 한 슬랏 동안 상기 무인항공기가 이동할 수 있는 최대 거리를 나타낸다.Here, n is an index indicating the slot number, represents the flight position of the unmanned aerial vehicle in the nth slot, represents the time length of the slot, represents the maximum speed of the unmanned aerial vehicle, represents the maximum distance that the unmanned aerial vehicle can move during one slot.

수신기기(130)의 에너지 하베스팅 비율 w는 미리 결정된 에너지 충전 요구 조건을 만족하도록 결정될 수 있다. 수신기기(130)의 에너지 하베스팅 비율 w가 결정되면, 수신기기(130)는, 수신 신호 전력의 w배를 자신의 배터리를 충전하는 에너지 하베스팅 작업에 사용하고 수신 신호 전력의 (1-w)배인 나머지 전력을 데이터를 디코딩하는 등의 통신 작업에 사용할 수 있다.The energy harvesting rate w of the receiver device 130 may be determined to satisfy predetermined energy charging requirements. Once the energy harvesting ratio w of the receiver 130 is determined, the receiver 130 uses w times the received signal power for the energy harvesting task of charging its battery and uses (1-w of the received signal power) ) The remaining power can be used for communication tasks such as decoding data.

도 3은 도 2에서의 단계(S230)에 대한 상세 흐름도를 도시한 도면이다.FIG. 3 is a detailed flowchart of step S230 in FIG. 2.

송신기기(110)의 전송 전력들의 값들 및 무인항공기(120)의 전송 전력들의 값들, 수신기기(130)의 에너지 하베스팅 비율의 값 및 무인항공기(120)의 비행 위치들의 값들은, 이하에서 설명하는 바와 같이 대안 알고리즘(alternating algorithm)을 이용하여 결정될 수 있다.The values of the transmission powers of the transmitter 110 and the values of the transmission powers of the unmanned aerial vehicle 120, the values of the energy harvesting ratio of the receiver 130 and the values of the flight positions of the unmanned aerial vehicle 120 are described below. It can be determined using an alternating algorithm as described.

먼저 단계(S305)에서는 무인항공기(120)의 비행 위치들의 값들 및 수신기기(130)의 에너지 하베스팅 비율 w의 값을 임의의 초기값들로 결정한다. 단계(S310)에서는 결정된 무인항공기(120)의 비행 위치들의 값들 및 결정된 수신기기(130)의 에너지 하베스팅 비율 w의 값을 이용하여 보안 에너지 효율 을 재결정한다. 단계(S315)에서는 재결정된 보안 에너지 효율 을 최대화하도록 송신기기(110)의 전송 전력들의 값들 및 무인항공기(120)의 전송 전력들의 값들을 결정한다. 송신기기(110)의 전송 전력들의 값들은, 전술한 바와 같이 송신기기(110)가 수신기기(130)에 가깝고 도청장치(140)로부터 멀리 떨어져 있는 슬랏에서 송신기기(110)가 최대한 많은 보안 데이터를 전송하도록 송신기기(110)의 전송 전력들을 할당함으로써 결정될 수 있다. 또한 전술한 바와 같이 송신기기(110)의 전송 전력들의 값들은 위 수학식 5 및 수학식 6을 만족하도록 결정될 수 있다. 무인항공기(120)의 전송 전력들의 값들은, 전술한 바와 같이 무인항공기(120)가 수신기기(130)에 가깝고 도청장치(140)로부터 멀리 떨어져 있는 슬랏에서 무인항공기(120)가 최대한 많은 보안 데이터를 전송하도록 무인항공기(120)의 전송 전력들을 할당함으로써 결정될 수 있다. 또한 전술한 바와 같이 무인항공기(120)의 전송 전력들의 값들은 위 수학식 7 및 수학식 8을 만족하도록 결정될 수 있다. 단계(S320)에서는 결정된 송신기기(110)의 전송 전력들의 값들, 결정된 무인항공기(120)의 전송 전력들의 값들 및 결정된 무인항공기(120)의 비행 위치들의 값들을 이용하여 보안 에너지 효율 을 재결정한다. 단계(S325)에서는 재결정된 보안 에너지 효율 을 최대화하도록 수신기기(130)의 에너지 하베스팅 비율 w의 값을 결정한다. 수신기기(130)의 에너지 하베스팅 비율 w의 값은 미리 결정된 에너지 충전 요구 조건을 만족하도록 결정될 수 있다. 단계(S330)에서는 결정된 송신기기(110)의 전송 전력들의 값들, 결정된 무인항공기(120)의 전송 전력들의 값들 및 결정된 수신기기(130)의 에너지 하베스팅 비율 w의 값을 이용하여 보안 에너지 효율 을 재결정한다. 단계(S335)에서는 재결정된 보안 에너지 효율 을 최대화하도록 무인항공기(120)의 비행 위치들의 값들을 결정한다. 무인항공기(120)의 비행 위치들의 값들은, 전술한 바와 같이 무인항공기(120)가 수신기기(130)에 최대한 머무르고 도청장치(140)로부터 멀리 떨어지도록 결정될 수 있다. 또한 전술한 바와 같이 무인항공기(120)의 비행 위치들은 위 수학식 9 및 수학식 10을 만족하도록 결정될 수 있다. 단계(S340)에서는 결정된 송신기기(110)의 전송 전력들의 값들, 결정된 무인항공기(120)의 전송 전력들의 값들, 결정된 수신기기(130)의 에너지 하베스팅 비율 w의 값 및 결정된 무인항공기(120)의 비행 위치들의 값들을 이용하여 보안 에너지 효율 의 값을 산출한다. 단계(S345)에서는 산출된 보안 에너지 효율 의 값이 임계값 보다 작은지의 여부를 검사한다. 단계(S345)에서의 검사 결과 산출된 보안 에너지 효율 의 값이 임계값 보다 작은 것으로 판단되는 경우 프로세스는 종료되고 결정된 송신기기(110)의 전송 전력들의 값들, 결정된 무인항공기(120)의 전송 전력들의 값들, 결정된 수신기기(130)의 에너지 하베스팅 비율 w의 값 및 결정된 무인항공기(120)의 비행 위치들의 값들이 확정된다. 한편 단계(S345)에서의 검사 결과 산출된 보안 에너지 효율 의 값이 임계값과 같거나 임계값 보다 큰 것으로 판단되는 경우 프로세스는 단계(S310)으로 복귀되어 단계(S310) 내지 단계(S345)가 반복 수행된다.First, in step S305, the values of the flight positions of the unmanned aerial vehicle 120 and the value of the energy harvesting ratio w of the receiver 130 are determined as arbitrary initial values. In step S310, security energy efficiency is achieved by using the values of the determined flight positions of the unmanned aerial vehicle 120 and the determined value of the energy harvesting ratio w of the receiver 130. Re-determine. In step S315, the re-determined security energy efficiency The values of the transmission powers of the transmitting device 110 and the values of the transmission powers of the unmanned aerial vehicle 120 are determined to maximize . The values of the transmission powers of the transmitting device 110 are, as described above, the transmitting device 110 transmits as much security data as possible in a slot that is close to the receiver device 130 and far from the eavesdropping device 140. It can be determined by allocating the transmission powers of the transmitting device 110 to transmit. Additionally, as described above, the values of the transmission powers of the transmitting device 110 may be determined to satisfy Equations 5 and 6 above. The values of the transmission powers of the unmanned aerial vehicle 120 are, as described above, in a slot where the unmanned aerial vehicle 120 is close to the receiver device 130 and far from the eavesdropping device 140, and the unmanned aerial vehicle 120 transmits as much security data as possible. It can be determined by allocating the transmission powers of the unmanned aerial vehicle 120 to transmit. Additionally, as described above, the values of the transmission powers of the unmanned aerial vehicle 120 may be determined to satisfy Equations 7 and 8 above. In step S320, security energy efficiency is achieved by using the determined transmission powers of the transmitting device 110, the determined transmission powers of the unmanned aerial vehicle 120, and the determined flight positions of the unmanned aerial vehicle 120. Re-determine. In step S325, the re-determined security energy efficiency The value of the energy harvesting ratio w of the receiver 130 is determined to maximize . The value of the energy harvesting ratio w of the receiver 130 may be determined to satisfy predetermined energy charging requirements. In step S330, security energy efficiency is achieved by using the determined transmission powers of the transmitter 110, the determined transmission powers of the unmanned aerial vehicle 120, and the determined energy harvesting ratio w of the receiver 130. Re-determine. In step S335, the re-determined security energy efficiency The values of the flight positions of the unmanned aerial vehicle 120 are determined to maximize . The values of the flight positions of the unmanned aerial vehicle 120 may be determined so that the unmanned aerial vehicle 120 stays as close to the receiver 130 as possible and stays as far away from the eavesdropping device 140 as described above. Additionally, as described above, the flight positions of the unmanned aerial vehicle 120 can be determined to satisfy Equations 9 and 10 above. In step S340, the determined values of the transmission powers of the transmitter 110, the determined values of the transmit powers of the unmanned aerial vehicle 120, the determined value of the energy harvesting ratio w of the receiver 130, and the determined unmanned aerial vehicle 120. Security energy efficiency using the values of the flight positions of Calculate the value of In step S345, the calculated security energy efficiency Check whether the value of is less than the threshold. Security energy efficiency calculated as a result of the inspection in step S345 If the value of is determined to be less than the threshold, the process is terminated and the determined values of the transmission powers of the transmitter 110, the determined values of the transmit powers of the unmanned aerial vehicle 120, and the determined energy harvesting ratio of the receiver 130 The value of w and the determined flight positions of the unmanned aerial vehicle 120 are confirmed. Meanwhile, the security energy efficiency calculated as a result of the inspection in step S345 If the value of is determined to be equal to or greater than the threshold value, the process returns to step S310 and steps S310 to S345 are repeatedly performed.

이상으로 설명한 실시예들에 따르면, 무인항공기(120)를 헬퍼 노드로서 활용함으로써 송신기기(110)로부터 SWIPT 기반으로 작동되는 수신기기(130)로의 보안 통신을 효율적으로 수행할 수 있을 뿐만 아니라 무인항공기(120)의 비행 경로, 송신기기(110)의 전송 전력, 무인항공기(120)의 전송 전력 및 수신기기(130)의 에너지 하베스팅 비율을 최적화함으로써 전체 통신 네트워크의 보안 에너지 효율을 극대화할 수 있게 된다.According to the embodiments described above, by using the unmanned aerial vehicle 120 as a helper node, not only can secure communication from the transmitter 110 to the receiver 130 operating based on SWIPT be efficiently performed, but also the unmanned aerial vehicle 120 can be used as a helper node. By optimizing the flight path of (120), the transmission power of the transmitter (110), the transmission power of the unmanned aerial vehicle (120), and the energy harvesting ratio of the receiver (130), the security energy efficiency of the entire communication network can be maximized. do.

이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, 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, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The embodiments described above may be implemented with hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components. For example, the devices, methods, and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, and a field programmable gate (FPGA). It may be implemented using a general-purpose computer or a special-purpose computer, such as an array, programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and software applications running on the operating system. Additionally, a processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For ease of understanding, a single processing device may be described as being used; however, those skilled in the art will understand that a processing device includes multiple processing elements and/or multiple types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, a processing device may include multiple processors or one processor and one controller. Additionally, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.

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 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.Software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, which may configure a processing unit to operate as desired, or may be processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be used on any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device to be interpreted by or to provide instructions or data to a processing device. , or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. Software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on a computer-readable recording medium.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있으며 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.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 on a computer-readable medium. A computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc., singly or in combination, and the program instructions recorded on the medium may be specially designed and constructed for the embodiment or may be known and available to those skilled in the art of computer software. It may be possible. 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. -Includes optical media (magneto-optical media) and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, etc. Examples of program instructions include machine language code, such as that produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter, etc.

위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The hardware devices described above may be configured to operate as one or multiple software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 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 with limited drawings, those skilled in the art can apply various technical modifications and variations based on this. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the claims described below.

110: 송신기기
120: 무인항공기
130: 수신기기
140: 도청장치
150: 서버110: Transmitting device
120: Unmanned aerial vehicle
130: Receiver device
140: Eavesdropping device
150: server

Claims (20)

도청장치가 있는 상태에서 송신기기가 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle: UAV)의 도움으로 수신기기로의 보안 통신을 수행하는 통신 환경을 정의하는 적어도 하나의 변수의 값을 결정하는 방법으로서,
상기 송신기기, 상기 무인항공기 및 상기 수신기기와 통신하여 상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치 및 상기 수신기기의 위치에 관한 정보를 제공하는 단계,
상기 도청장치의 위치를 추정하여 상기 도청장치의 위치에 관한 정보를 제공하는 단계,
상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치, 상기 수신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 그리고 상기 적어도 하나의 변수의 함수로서 보안 에너지 효율(Secrecy Energy Efficiency)을 결정하는 단계, 및
상기 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 적어도 하나의 변수의 값을 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 보안 에너지 효율은,
상기 무인항공기의 비행 경로의 함수로서 결정되는 상기 무인항공기의 비행 에너지 소모량; 및
상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치, 상기 수신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 그리고 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 함수로서 결정되는 보안 데이터량에 기초하여 결정되고,
상기 보안 데이터량은,
상기 송신기기의 위치 및 상기 수신기기의 위치에 기초한 제1 채널 추정값들;
상기 송신기기의 위치 및 상기 무인항공기의 위치에 기초한 제2 채널 추정값들;
상기 송신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 기초한 제3 채널 추정값들;
상기 무인항공기의 위치 및 상기 수신기기의 위치에 기초한 제4 채널 추정값들; 및
상기 무인항공기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 기초한 제5 채널 추정값들에 기초하여 결정되는 방법.
A method for determining the value of at least one variable defining a communication environment in which a transmitting device performs secure communication with a receiver with the help of an unmanned aerial vehicle (UAV) in the presence of an eavesdropping device, comprising:
Communicating with the transmitting device, the unmanned aerial vehicle, and the receiver to provide information about the location of the transmitting device, the location of the unmanned aerial vehicle, and the location of the receiver device,
estimating the location of the wiretapping device and providing information about the location of the wiretapping device;
Determining a Secure Energy Efficiency based on information about the location of the transmitting device, the location of the unmanned aerial vehicle, the location of the receiver device, and the location of the eavesdropping device and as a function of the at least one variable. , and
determining a value of the at least one variable to maximize the security energy efficiency.
Including,
The security energy efficiency is,
Flight energy consumption of the unmanned aerial vehicle determined as a function of the flight path of the unmanned aerial vehicle; and
Based on information about the location of the transmitting device, the location of the unmanned aerial vehicle, the location of the receiver device, and the location of the eavesdropping device, and the transmission power of the transmitting device, the transmission power of the unmanned aerial vehicle, and the flight path of the unmanned aerial vehicle. and an amount of secure data determined as a function of the energy harvesting rate of the receiver,
The amount of security data is,
first channel estimates based on the location of the transmitting device and the location of the receiving device;
second channel estimates based on the location of the transmitting device and the location of the unmanned aerial vehicle;
third channel estimates based on the location of the transmitting device and the location of the eavesdropping device;
fourth channel estimates based on the location of the unmanned aerial vehicle and the location of the receiver; and
A method determined based on fifth channel estimates based on the location of the unmanned aerial vehicle and the location of the eavesdropping device.
 제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 변수는, 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.According to paragraph 1,
The at least one variable includes at least one of the transmission power of the transmitter device, the transmission power of the unmanned aerial vehicle, the flight path of the unmanned aerial vehicle, and the energy harvesting rate of the receiver device. 삭제delete 제2항에 있어서,
상기 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 적어도 하나의 변수의 값을 결정하는 단계는,
상기 송신기기, 상기 무인항공기 및 상기 수신기기가 시간 T 이내에 상기 보안 통신을 완료하도록 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.According to paragraph 2,
Determining a value of the at least one variable to maximize the security energy efficiency includes:
The transmission power of the transmitter, the transmission power of the unmanned aerial vehicle, the flight path of the unmanned aerial vehicle, and the energy harvesting rate of the receiver are adjusted so that the transmitter, the unmanned aerial vehicle, and the receiver complete the secure communication within time T. A method comprising the step of determining. 제4항에 있어서,
상기 송신기기, 상기 무인항공기 및 상기 수신기기가 시간 T 이내에 상기 보안 통신을 완료하도록 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율을 결정하는 단계는,
의 관계를 만족하는, 시간 길이가 인 N개의 슬랏(slot)에서의 상기 송신기기의 전송 전력들을 결정하는 단계,
상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들을 결정하는 단계, 및
상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들을 결정하는 단계
를 포함하는, 방법.According to clause 4,
The transmission power of the transmitter, the transmission power of the unmanned aerial vehicle, the flight path of the unmanned aerial vehicle, and the energy harvesting rate of the receiver are adjusted so that the transmitter, the unmanned aerial vehicle, and the receiver complete the secure communication within time T. The decision step is:
The length of time that satisfies the relationship is determining transmission powers of the transmitting device in N slots,
determining transmission powers of the unmanned aerial vehicle in the N slots, and
Determining flight positions of the unmanned aerial vehicle in the N slots
Method, including. 제5항에 있어서,
상기 무인항공기의 비행 경로의 함수로서 상기 무인항공기의 비행 에너지 소모량을 결정하는 단계는,
상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들의 함수로서 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 에너지 소모량들을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.According to clause 5,
The step of determining the flight energy consumption of the unmanned aerial vehicle as a function of the flight path of the unmanned aerial vehicle,
Determining flight energy expenditures of the unmanned aerial vehicle in the N slots as a function of flight positions of the unmanned aerial vehicle in the N slots. 제6항에 있어서,
상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치, 상기 수신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 그리고 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 함수로서 보안 데이터량을 결정하는 단계는,
상기 송신기기의 위치 및 상기 수신기기의 위치에 기초하여 상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기와 상기 수신기기 간의 제1 채널 추정값들(channel estimates)을 제공하는 단계,
상기 송신기기의 위치 및 상기 무인항공기의 위치에 기초하여 상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기와 상기 무인항공기 간의 제2 채널 추정값들을 제공하는 단계,
상기 송신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 기초하여 상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기와 상기 도청장치 간의 제3 채널 추정값들을 제공하는 단계,
상기 무인항공기의 위치 및 상기 수신기기의 위치에 기초하여 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기와 상기 수신기기 간의 제4 채널 추정값들을 제공하는 단계, 및
상기 무인항공기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 기초하여 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기와 상기 도청장치 간의 제5 채널 추정값들을 제공하는 단계
를 포함하는, 방법.According to clause 6,
Based on information about the location of the transmitting device, the location of the unmanned aerial vehicle, the location of the receiver device, and the location of the eavesdropping device, and the transmission power of the transmitting device, the transmission power of the unmanned aerial vehicle, and the flight path of the unmanned aerial vehicle. and determining the amount of secure data as a function of the energy harvesting rate of the receiver, comprising:
providing first channel estimates between the transmitter and the receiver in the N slots based on the location of the transmitter and the receiver;
providing second channel estimates between the transmitting device and the unmanned aerial vehicle in the N slots based on the location of the transmitting device and the location of the unmanned aerial vehicle;
providing third channel estimates between the transmitting device and the eavesdropping device in the N slots based on the location of the transmitting device and the location of the eavesdropping device;
providing fourth channel estimates between the unmanned aerial vehicle and the receiver device in the N slots based on the location of the unmanned aerial vehicle and the location of the receiver device, and
Providing fifth channel estimates between the unmanned aerial vehicle and the eavesdropping device in the N slots based on the location of the unmanned aerial vehicle and the location of the eavesdropping device.
Method, including. 제7항에 있어서,
상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치, 상기 수신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 그리고 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 함수로서 보안 데이터량을 결정하는 단계는,
상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기의 전송 전력들, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들, 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 제1 채널 추정값들, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 제2 채널 추정값들, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 제3 채널 추정값들, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 제4 채널 추정값들 및 상기 N개의 슬랏에서의 상기 제5 채널 추정값들의 함수로서 상기 N개의 슬랏에서의 보안 데이터량들을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.In clause 7,
Based on information about the location of the transmitting device, the location of the unmanned aerial vehicle, the location of the receiver device, and the location of the eavesdropping device, and the transmission power of the transmitting device, the transmission power of the unmanned aerial vehicle, and the flight path of the unmanned aerial vehicle. and determining the amount of secure data as a function of the energy harvesting rate of the receiver, comprising:
Transmission powers of the transmitting device in the N slots, transmission powers of the unmanned aerial vehicle in the N slots, energy harvesting ratio of the receiver device, flight positions of the unmanned aerial vehicle in the N slots , the first channel estimates in the N slots, the second channel estimates in the N slots, the third channel estimates in the N slots, the fourth channel in the N slots. Determining secure data amounts in the N slots as a function of estimates and the fifth channel estimates in the N slots. 제8항에 있어서,
상기 비행 에너지 소모량 및 상기 보안 데이터량에 기초하여 상기 보안 에너지 효율을 결정하는 단계는,
아래의 수학식

- 여기서 는 상기 보안 에너지 효율을 나타내고, n은 슬랏의 번호를 나타내는 인덱스이고, 은 n번째 슬랏에서의 비행 에너지 소모량을 나타내고, 은 n번째 슬랏에서의 보안 데이터량을 나타냄 - 에 따라 상기 보안 에너지 효율을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.According to clause 8,
The step of determining the security energy efficiency based on the flight energy consumption and the security data amount,
The math equation below

- here represents the security energy efficiency, n is an index representing the number of the slot, represents the flight energy consumption in the nth slot, represents the amount of secure data in the nth slot - a method comprising determining the security energy efficiency according to . 제5항에 있어서,
상기 의 관계를 만족하는, 시간 길이가 인 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기의 전송 전력들을 결정하는 단계는,
상기 송신기기가 상기 수신기기에 가깝고 상기 도청장치로부터 멀리 떨어져 있는 슬랏에서 상기 송신기기가 최대한 많은 보안 데이터를 전송하도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기의 전송 전력들을 할당하는 단계를 포함하는, 방법.According to clause 5,
remind The length of time that satisfies the relationship is The step of determining the transmission powers of the transmitting device in N slots is:
Allocating transmission powers of the transmitting device in the N slots such that the transmitting device transmits as much secure data as possible in slots that are close to the receiver and far from the eavesdropping device. 제10항에 있어서,
상기 의 관계를 만족하는, 시간 길이가 인 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기의 전송 전력들을 결정하는 단계는,
아래의 수학식들


- 여기서 n은 슬랏의 번호를 나타내는 인덱스이고, 은 n번째 슬랏에서의 송신기기의 전송 전력을 나타내고, 는 송신기기에 대한 평균 전력 설정값을 나타내고, 는 송신기기에 대한 최대 전력 설정값을 나타냄 - 을 만족하도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기의 전송 전력들을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.According to clause 10,
remind The length of time that satisfies the relationship is The step of determining the transmission powers of the transmitting device in N slots is:
The math equations below


- Here n is an index indicating the number of the slot, represents the transmission power of the transmitting device in the nth slot, represents the average power setting value for the transmitting device, represents the maximum power setting for the transmitting device - determining the transmit powers of the transmitting device in the N slots to satisfy . 제5항에 있어서,
상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들을 결정하는 단계는,
상기 무인항공기가 상기 수신기기에 가깝고 상기 도청장치로부터 멀리 떨어져 있는 슬랏에서 상기 무인항공기가 최대한 많은 보안 데이터를 전송하도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들을 할당하는 단계를 포함하는, 방법.According to clause 5,
The step of determining the transmission powers of the unmanned aerial vehicle in the N slots is:
A method comprising allocating transmission powers of the unmanned aerial vehicle in the N slots such that the unmanned aerial vehicle transmits as much secure data as possible in slots that are close to the receiver and far from the eavesdropping device. . 제12항에 있어서,
상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들을 결정하는 단계는,
아래의 수학식들


- 여기서 n은 슬랏의 번호를 나타내는 인덱스이고, 은 n번째 슬랏에서의 무인항공기의 전송 전력을 나타내고, 는 무인항공기에 대한 평균 전력 설정값을 나타내고, 는 무인항공기에 대한 최대 전력 설정값을 나타냄 - 을 만족하도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.According to clause 12,
The step of determining the transmission powers of the unmanned aerial vehicle in the N slots is:
The math equations below


- Here n is an index indicating the number of the slot, represents the transmission power of the unmanned aerial vehicle in the nth slot, represents the average power setting value for the unmanned aerial vehicle, represents the maximum power setting for the unmanned aerial vehicle - determining the transmission powers of the unmanned aerial vehicle in the N slots to satisfy . 제5항에 있어서,
상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들을 결정하는 단계는,
상기 무인항공기가 상기 수신기기에 최대한 머무르고 상기 도청장치로부터 멀리 떨어지도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.According to clause 5,
The step of determining flight positions of the unmanned aerial vehicle in the N slots is,
Determining flight positions of the unmanned aerial vehicle in the N slots such that the unmanned aerial vehicle stays as close to the receiver as possible and stays as far away from the listening device as possible. 제14항에 있어서,
상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들을 결정하는 단계는,
아래의 수학식들


- 여기서 n은 슬랏의 번호를 나타내는 인덱스이고, 은 n번째 슬랏에서의 무인항공기의 비행 위치를 나타내고, 는 상기 슬랏의 시간 길이를 나타내고, 는 상기 무인항공기의 최대 속력을 나타내고, 는 한 슬랏 동안 상기 무인항공기가 이동할 수 있는 최대 거리를 나타냄 - 을 만족하도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.According to clause 14,
The step of determining flight positions of the unmanned aerial vehicle in the N slots is,
The math equations below


- Here n is an index indicating the number of the slot, represents the flight position of the unmanned aerial vehicle in the nth slot, represents the time length of the slot, represents the maximum speed of the unmanned aerial vehicle, represents the maximum distance that the unmanned aerial vehicle can travel during one slot - A method comprising determining flight positions of the unmanned aerial vehicle in the N slots to satisfy . 제5항에 있어서,
상기 송신기기, 상기 무인항공기 및 상기 수신기기가 시간 T 이내에 상기 보안 통신을 완료하도록 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율을 결정하는 단계는,
미리 결정된 에너지 충전 요구 조건을 만족하도록 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.According to clause 5,
The transmission power of the transmitter, the transmission power of the unmanned aerial vehicle, the flight path of the unmanned aerial vehicle, and the energy harvesting rate of the receiver are adjusted so that the transmitter, the unmanned aerial vehicle, and the receiver complete the secure communication within time T. The decision step is:
A method comprising determining an energy harvesting rate of the receiver to meet predetermined energy charging requirements. 제5항에 있어서,
상기 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 적어도 하나의 변수의 값을 결정하는 단계는,
대안 알고리즘(alternating algorithm)을 이용하여 상기 송신기기의 전송 전력들의 값들 및 상기 무인항공기의 전송 전력들의 값들, 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값 및 상기 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.According to clause 5,
Determining a value of the at least one variable to maximize the security energy efficiency includes:
Determining the values of the transmit powers of the transmitting device and the values of the transmit powers of the unmanned aerial vehicle, the value of the energy harvesting ratio of the receiver device and the values of the flight positions of the unmanned aerial vehicle using an alternating algorithm. Method, including. 제17항에 있어서,
상기 대안 알고리즘(alternating algorithm)을 이용하여 상기 송신기기의 전송 전력들의 값들 및 상기 무인항공기의 전송 전력들의 값들, 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값 및 상기 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 결정하는 단계는,
(i) 상기 무인항공기의 비행 위치들의 값들 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값을 임의의 초기값들로 결정하는 단계,
(ii) 상기 결정된 무인항공기의 비행 위치들의 값들 및 상기 결정된 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값을 이용하여 상기 보안 에너지 효율을 재결정하는 단계,
(iii) 상기 재결정된 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 송신기기의 전송 전력들의 값들 및 상기 무인항공기의 전송 전력들의 값들을 결정하는 단계,
(iv) 상기 결정된 송신기기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 무인항공기의 전송 전력들의 값들 및 상기 결정된 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 이용하여 상기 보안 에너지 효율을 재결정하는 단계,
(v) 상기 재결정된 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값을 결정하는 단계,
(vi) 상기 결정된 송신기기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 무인항공기의 전송 전력들의 값들 및 상기 결정된 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값을 이용하여 상기 보안 에너지 효율을 재결정하는 단계,
(vii) 상기 재결정된 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 결정하는 단계,
(viii) 상기 결정된 송신기기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 무인항공기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값 및 상기 결정된 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 이용하여 상기 보안 에너지 효율의 값을 산출하는 단계, 및
(ix) 상기 산출된 보안 에너지 효율의 값이 임계값 보다 작은 것으로 판단되는 경우 상기 결정된 송신기기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 무인항공기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값 및 상기 결정된 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 확정하는 단계, 및
(x) 상기 산출된 보안 에너지 효율의 값이 상기 임계값과 같거나 상기 임계값 보다 큰 것으로 판단되는 경우 상기 단계 (ii) 내지 상기 단계 (x)를 반복하는 단계를 포함하는, 방법.According to clause 17,
Using the alternating algorithm to determine the values of the transmission powers of the transmitting device and the values of the transmitting powers of the unmanned aerial vehicle, the value of the energy harvesting ratio of the receiver device, and the values of the flight positions of the unmanned aerial vehicle. The steps are,
(i) determining the values of the flight positions of the unmanned aerial vehicle and the value of the energy harvesting ratio of the receiver to arbitrary initial values,
(ii) Re-determining the security energy efficiency using the determined flight positions of the unmanned aerial vehicle and the determined energy harvesting ratio of the receiver,
(iii) determining the values of the transmit powers of the transmitting device and the transmit powers of the unmanned aerial vehicle to maximize the re-determined security energy efficiency,
(iv) re-determining the security energy efficiency using the determined values of the transmission powers of the transmitting device, the determined values of the transmission powers of the unmanned aerial vehicle, and the determined values of flight positions of the unmanned aerial vehicle,
(v) determining a value of the energy harvesting ratio of the receiver to maximize the redetermined secure energy efficiency,
(vi) re-determining the security energy efficiency using the determined values of the transmission powers of the transmitter, the determined values of the transmit powers of the unmanned aerial vehicle, and the determined value of the energy harvesting ratio of the receiver,
(vii) determining values of flight positions of the unmanned aerial vehicle to maximize the redetermined security energy efficiency,
(viii) the security energy using the determined values of the transmission powers of the transmitter, the determined values of the transmit powers of the unmanned aerial vehicle, the determined value of the energy harvesting ratio of the receiver device, and the determined values of the flight positions of the unmanned aerial vehicle; calculating the value of efficiency, and
(ix) When it is determined that the calculated value of security energy efficiency is less than the threshold, the determined values of the transmission powers of the transmitter, the determined values of the transmit powers of the unmanned aerial vehicle, and the determined energy harvesting ratio of the receiver. determining the values and the determined flight positions of the unmanned aerial vehicle, and
(x) repeating steps (ii) to (x) when it is determined that the calculated value of security energy efficiency is equal to or greater than the threshold. 도청장치가 있는 상태에서 송신기기가 무인항공기의 도움으로 수신기기로의 보안 통신을 수행하는 방법으로서,
상기 송신기기가 N개의 시간 슬랏에서 제5항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따라 결정된 상기 송신기기의 전송 전력들로 보안 데이터를 상기 수신기기로 전송하는 단계, 및
상기 무인항공기가 N개의 시간 슬랏에서 제5항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따라 결정된 상기 무인항공기의 비행 위치들을 따라 비행하면서 제5항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따라 결정된 상기 무인항공기의 전송 전력들로 보안 데이터를 상기 수신기기로 전송하는 단계를 포함하는, 보안 통신 수행 방법.A method for a transmitter to perform secure communication with a receiver with the help of an unmanned aerial vehicle in the presence of a wiretapping device,
A step of the transmitting device transmitting secure data to the receiver in N time slots at the transmission powers of the transmitting device determined according to any one of claims 5 to 18, and
The unmanned aerial vehicle determined according to any one of claims 5 to 18 while the unmanned aerial vehicle flies along the flight positions of the unmanned aerial vehicle determined according to any one of claims 5 to 18 in N time slots. A method of performing secure communications, comprising transmitting secure data to the receiver at transmit powers of 삭제delete
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Secrecy Energy Efficiency Maximization for UAV Swarm Assisted Multi-Hop Relay System: Joint Trajectory Design and Power Control", 2021.03.11*
"UAV-Assisted SWIPT in Internet of Things With Power Splitting: Trajectory Design and Power Allocation", 2019.04.29.*

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