KR102662151B1 - 통신 핑거프린트 제어 기반 비밀정보를 송수신 하는 무선 통신 시스템 및 비밀정보 송수신 방법 - Google Patents

통신 핑거프린트 제어 기반 비밀정보를 송수신 하는 무선 통신 시스템 및 비밀정보 송수신 방법 Download PDF

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Abstract

통신 핑거프린트 제어 기반 비밀정보를 송수신 하는 무선 통신 시스템 및 비밀정보 송수신 방법이 개시된다. 본 발명은 통신 핑거프린트를 이용하여 비밀정보 채널 데이터를 생성하여 이를 송수신 한다. 이에 따라, 물리적인 보안성을 강화할 수 있다.

Description

통신 핑거프린트 제어 기반 비밀정보를 송수신 하는 무선 통신 시스템 및 비밀정보 송수신 방법 {Wireless communication system for transmitting secure information based on communication fingerprint control and method thereof}
본 발명은 무선 통신 환경에서 비밀정보 전송 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 무선 통신 환경에서 통신 핑거프린트 제어를 기반으로 보안채널을 생성하여 비밀정보를 송수신하는 기술에 관한 것이다.
일반적인 무선 통신 환경은 공개된 무선 환경에서 송신 장치와 수신 장치 사이에 무선 신호를 이용하여 통신하는 방식으로, 공개된 무선 환경은 누구나 접근이 가능하여 통신 간의 보안 유지가 어렵다.
일반적으로 통신채널은 공개 채널(Overt Channel)과 은닉 채널(Covert Channel)로 구분할 수 있다. 공개 채널은 정보 전송을 목적으로 운용하는 정상적인 채널이나 방식을 의미하며, 은닉 채널은 정보를 전송할 목적이 아닌 채널이나 방식을 의미한다.
일 실시 예에 따라, 무선 통신 시스템에서 통신 핑거프린트를 제어하여 물리적인 보안성을 강화하고 통신 핑거프린트를 기반으로 비밀정보를 송수신하는 무선 통신 시스템 및 비밀정보 송수신 방법을 제안한다.
일 실시 예에 따른 송신 장치는, 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix: CP, 이하 'CP'라 칭함) 변조 시나리오를 포함하는 통신 핑거프린트(communication fingerprint)를 생성하는 통신 핑거프린트 생성부와, CP 변조 시나리오에 따라 비밀정보 채널 데이터를 생성하는 비밀정보 채널 생성부와, 비밀정보 채널 데이터를 변조된 CP 구간에 배열하여 CP 데이터를 생성하는 CP 변조부를 포함하고, CP 변조부를 통해 생성된 CP 데이터를 포함하는 신호를 수신 장치에 전송하는 신호 송신부를 포함한다.
통신 핑거프린트 생성부는, 통신 핑거프린트 번호 별로 반송파 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset: CFO, 이하 'CFO'라 칭함) 제어 시나리오 및 CP 변조 시나리오를 포함하는 통신 핑거프린트 목록을 설정하는 통신 핑거프린트 설정부와, 통신 핑거프린트 설정부에 의해 설정된 통신 핑거프린트 목록을 확인하여 CFO 제어 시나리오에 따라 베이스밴드(baseband) 신호 처리 구간에서 CFO 패턴을 생성하고 생성된 CFO 패턴을 신호 송신부에 전송하는 CFO 생성부를 포함할 수 있다.
비밀정보 채널 생성부는, CP 변조 시나리오에 따라 비밀정보 채널 데이터를 생성하는 비밀정보 데이터 생성부와, CP 변조 시나리오에 따라 CP 변조 방식을 결정하고, CP 구간에 비밀정보 채널 데이터 삽입을 위한 시나리오를 설정한 후 삽입 시나리오를 신호 송신부의 CP 변조부에 제공하는 삽입 설정부를 포함할 수 있다.
CP 변조부는, 전송할 비밀정보 채널 데이터를 인코딩하고, 소정의 무선 통신 방식에 의해 생성된 원시 CP 데이터의 후반부를 CP 데이터의 원시 CP 영역에 배열하고, 비밀정보 채널 데이터를 복수의 블록 정보로 분할하고 분할된 복수의 블록 정보를 CP 데이터의 변조된 CP 영역에 배열할 수 있으며, CP 데이터는 변조된 CP 영역과 원시 CP 영역을 포함할 수 있다.
CP 변조부는, 통신 핑거프린트에 의한 삽입 시나리오에 따라 복수의 블록으로 분할된 비밀정보 채널 데이터를 변조된 CP 영역에 배열할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 수신 장치는, CP 데이터를 포함하는 신호를 송신 장치로부터 수신하고 CFO를 추출하는 신호 수신부와, 추출된 CFO를 계산하여 통신 핑거프린트를 획득하는 통신 핑거프린트 획득부와, 획득된 통신 핑거프린트에서 CP 변조 시나리오를 확인하여 비밀정보 채널 데이터를 획득하는 비밀정보 채널 획득부를 포함하며, 비밀정보 채널 획득부는 CP 변조 시나리오에 따라 CP 데이터를 복조하는 CP 복조부를 포함한다.
통신 핑거프린트 획득부는, 추출된 CFO를 계산하고, CFO 변화를 기준으로 송신 장치에서 임의로 조정한 CFO의 시간 구간 정보를 획득하는 CFO 계산부와, 획득된 CFO의 시간 구간 정보를 분석하여 통신 핑거프린트 특징을 추출하고, 기 설정된 통신 핑거프린트 목록에서 추출된 통신 핑거프린트 특징과 일치하는 통신 핑거프린트를 확인하는 통신 핑거프린트 추출부를 포함할 수 있다.
통신 핑거프린트 추출부는, CFO 평균값을 기준으로 CFO 차분 값에 대한 시간 패턴의 특성을 분석하여 수신 신호에 대한 통신 핑거프린트 특징을 추출할 수 있다.
CP 복조부는, 통신 핑거프린트 획득부를 통해 획득된 통신 핑거프린트에서 CP 변조 시나리오를 확인하여 CP 변조 시나리오에 따라 CP 복조 방식을 결정하고, 획득된 통신 핑거프린트에 따라 블록정보 추출 시나리오를 설정하고, 설정된 추출 시나리오에 따라 수신 CP 데이터의 전반부에 배열된 변조된 CP 영역에서 비밀 채널의 분할된 복수의 블록 정보를 추출하고, 분할된 복수의 블록 정보를 모아 비밀정보 채널 데이터를 획득하며, CP 변조 시나리오에 따라 비밀정보 채널 데이터를 디코딩 할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 송신 장치를 이용한 비밀정보 송신 방법은, CP 변조 시나리오를 포함하는 통신 핑거프린트를 생성하는 단계와, CP 변조 시나리오에 따라 비밀정보 채널 데이터를 생성하는 단계와, 비밀정보 채널 데이터를 변조된 CP 구간에 배열하여 CP 데이터를 생성하는 단계와, 생성된 CP 데이터를 포함하는 신호를 수신 장치에 전송하는 단계를 포함한다.
다른 실시 예에 따른 수신 장치를 이용한 비밀정보 수신 방법은, CP 데이터를 포함하는 신호를 송신 장치로부터 수신하여 CFO를 추출하는 단계와, 추출된 CFO를 계산하여 통신 핑거프린트를 획득하는 단계와, 획득된 통신 핑거프린트에서 CP 변조 시나리오를 확인하여 비밀정보 채널 데이터를 획득하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 따른 통신 핑거프린트 제어 기반 비밀정보를 송수신 하는 무선 통신 시스템 및 비밀정보 송수신 방법에 따르면, 무선 통신 장비의 CFO를 제어하여 비밀 채널 목적의 고유의 통신 핑거프린트 특성을 생성할 수 있다.
또한, 생성된 통신 핑거프린트 특징을 기반으로 비밀 채널을 제어하여 비밀정보 채널 데이터를 생성하고 송신할 수 있다. 나아가, 추출한 통신 핑거프린트 특징을 기반으로 비밀 채널을 제어하여 비밀정보 채널 데이터를 수신할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 구성을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 신호 송신부 및 신호 수신부의 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 핑거프린트 생성부 중심의 송신 장치 구성을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비밀정보 채널 생성부 중심의 송신 장치 구성을 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치 내 CP 변조부의 CP 변조 프로세스를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 핑거프린트 획득부 중심의 수신 장치의 구성을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치의 비밀정보 채널 획득부 내 CP 복조부의 CP 복조 과정을 도시한 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보안정보 송수신 방법의 흐름을 도시한 도면,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 핑거프린트 목록을 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 반영하여 정의된 용어들로서 이는 사용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다. 그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시 예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시 예는 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 무선 통신 시스템(1)은 통신 핑거프린트(communication fingerprint)를 이용하여 비밀 채널(secure channel)을 생성하고 비밀 채널을 통해 비밀정보(secure information)를 송수신 한다. 비밀 채널은 공개 채널(overt channel)과 대비되는 은닉 채널(covert channel)이다. 보안 강화 통신을 적용하기 위해서 공개 채널을 회피하고 비밀 채널을 통해 비밀정보를 전송한다.
무선 통신 시스템(1)은 무선 통신 방식으로서, 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplexing: OFDM, 이하 'OFDM'라 칭함) 방식을 사용하는 OFDM 시스템일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. OFDM 방식은 하나의 데이터를 복수 개의 반송파(carrier)로 분할하고, 분할된 반송파 간의 간격을 최소화하기 위해 직교성을 부가하여 다중화해 전송하는 방식을 의미한다. 이하, OFDM 무선 통신 시스템을 기반으로 실시 예들을 후술한다.
일 실시 예에 따른 무선 통신 시스템(1)은 송신 장치(10) 및 수신 장치(20)를 포함한다.
송신 장치(10) 및 수신 장치(20) 각각은 컴퓨팅 장치일 수 있다. 예를 들어, 센서(sensor) 노드, IoT(Internet of Things) 노드, 스마트폰(smart phone) 등일 수 있다. 송신 장치(10) 및 수신 장치(20)는 무선 통신 링크를 통해 서로 연결된다.
송신 장치(10)는 통신 핑거프린트 생성부(12), 비밀정보 채널 생성부(14) 및 신호 송신부(16)를 포함한다. 신호 송신부(16)는 CP 변조부(18)를 포함한다.
통신 핑거프린트 생성부(12)는 반송파 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset: CFO, 이하 'CFO'라 칭함) 제어 시나리오 및 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix: CP, 이하 'CP'라 칭함) 변조 시나리오를 포함하는 통신 핑거프린트를 생성한다. 통신 핑거프린트는 수신 장치(20)의 응답 특성에 기초하여 생성되고, 응답 특성은 송신 장치(10)와 수신 장치(20) 간의 무선 통신에 기초하며, 무선 통신은 송신 장치(10)와 수신 장치(20)의 물리적인 하드웨어의 고유 특성을 가진다. CFO 제어 시나리오에 따라 일반 채널 데이터가 생성되고, CP 변조 시나리오에 따라 비밀정보 채널 데이터가 생성된다. 통신 핑거프린트 생성부(12)의 세부 구성은 도 3을 참조로 하여 후술하고, 통신 핑거프린트의 예는 도 9를 참조로 하여 후술한다. CFO는 무선 통신 경로에서 신호 특성 변화에 의해서 발생한다.
비밀정보 채널 생성부(14)는 CP 변조 시나리오에 따라 비밀정보 채널 데이터를 생성한다. 비밀정보 채널 생성부(14)의 세부 구성은 도 4를 참조로 하여 후술한다.
신호 송신부(16)는 비밀정보 채널 데이터를 변조된 CP 구간에 배열하여 CP 데이터를 생성하고, 생성된 CP 데이터를 포함하는 신호를 수신 장치(20)에 전송한다. 신호 송신부(16)의 세부 구성은 도 2를 참조로 하여 후술한다.
신호 송신부(16)에 포함되는 CP 변조부(18)는 CP 변조 시나리오에 따라 변조된 CP 데이터를 생성한다. CP 변조부(18)의 CP 변조 방법은 도 5를 참조로 하여 후술한다.
한편, 수신 장치(20)는 신호 수신부(22), 통신 핑거프린트 획득부(24) 및 비밀정보 채널 획득부(26)를 포함한다. 비밀정보 채널 획득부(26)는 CP 복조부(28)를 포함한다.
신호 수신부(22)는 CP 데이터를 포함하는 신호를 송신 장치(10)로부터 수신하여 CFO를 추출한다. 신호 수신부(22)의 세부 구성은 도 2를 참조로 하여 후술한다.
통신 핑거프린트 획득부(24)는 추출된 CFO를 계산하여 CFO 제어 시나리오를 포함하는 통신 핑거프린트를 획득한다. 통신 핑거프린트 획득부(24)의 세부 구성은 도 6을 참조로 하여 후술한다.
비밀정보 채널 획득부(26)는 수신된 CP 데이터에서 비밀 채널의 분할된 복수의 블록정보를 추출하며 추출된 복수의 블록정보를 이용하여 비밀정보 채널 데이터를 획득한다.
비밀정보 채널 획득부(26)에 포함되는 CP 복조부(28)는 통신 핑거프린트의 CP 변조 시나리오에 따라 CP 데이터를 복조한다. CP 복조부(28)의 CP 복조 방법은 도 7을 참조로 하여 후술한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 신호 송신부 및 신호 수신부의 구성을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 무선 통신 시스템(1)은 송신 장치(10) 및 수신 장치(20) 간에 OFDM 방식을 이용하여 무선 통신할 수 있다. 이때, 송신 장치(10)의 신호 송신부(16)는 전송할 데이터를 특정 주파수 대역(fc)의 부반송파에 병렬로 분산시켜 하나의 데이터 심볼로 전송할 수 있다.
OFDM 방식은 데이터 심볼 단위로 수행되나, 다중경로 채널의 영향으로 데이터 심볼 간 간섭(Inter-Symbol Interference: ISI, 이하 'ISI'라 칭함)이 발생할 수 있다. 송신 장치(10)의 신호 송신부(16)는 연속된 데이터 심볼 사이에 채널의 최대지연확산보다 긴 보호구간(Guard Interval)을 삽입한다. 즉, 신호 송신부(16)는 채널에 의해 생기는 ISI를 제거하면서 부반송파들의 직교성을 유지하기 위하여, 유효 심볼 구간에서 마지막 보호 구간의 신호를 복사한 CP를 삽입하고, 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한 후, 전송 주파수 fc에 실어서 신호를 전송한다.
보다 구체적으로, 신호 송신부(160)는 매핑부(Mapper, 161), 파일럿부(Pilots, 162), IFFT부(Inverse Fast Fourier Transform unit: IFFT, 163), CP 추가부(cyclic prefix add unit, 164), STF/LTF부(Short Training Field/Long Training Field unit, 165), 디지털 아날로그 변환부(digital analog converter: DAC, 166), 제1 믹서(Mixer, 167), 전력 증폭부(Power Amplifier: PA, 168) 및 송신 안테나(TX, 169)를 포함할 수 있다. 실시 예에서 부(unit)는 특정 기능을 수행하는 수단(means), 엔터티(entity), 장치(apparatus) 등을 의미할 수 있다.
매핑부(161)는 미리 설정된 매핑 방식에 따라 데이터 심볼들을 매핑한다.
파일럿부(162)는 수신 장치(20)에서 CFO를 추정하기 위해, 파일럿 데이터 심볼들을 생성한다. CFO는 무선 통신 경로에서의 신호 특성 변화에 의해서 발생한다.
IFFT부(163)는 IFFT(Inverse Fast Fourier Transform) 방식을 사용하여 주파수 영역의 파일럿 데이터 심볼들을 시간 영역의 데이터 심볼들로 변환한다. 또한 IFFT부(163)는 IDFT(Inverse Discrete Fourier Transform) 방식을 사용하여 주파수 영역의 파일럿 데이터 심볼들을 시간 영역의 데이터 심볼들로 변환할 수 있다.
CP 추가부(164)는 시간 영역의 데이터 심볼들 각각에 CP 데이터를 삽입한다.
STF/LTF부(165)는 데이터 심볼 앞에 위치하는 프리앰블을 생성한다. 프리앰블은 STF(Short Training Field) 및 LTF(Long Training Field)를 포함할 수 있다. STF는 신호 검출, AGC(Automatic Gain Control), 다이버시티 선택, 정밀한 시간 동기화 등을 위한 필드일 수 있고, LTF는 채널 추정, 주파수 오차 추정 등을 위한 필드일 수 있다.
DAC(166)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환한다.
제1 믹서(167)는 아날로그 신호를 전송 주파수 fc에 실고, 전력 증폭부(168)를 통해 증폭한 후 송신 안테나(169)를 통해 전송한다.
수신 장치(20)의 신호 수신부(22)는 전송 주파수 fc에서 신호를 수신하고, ADC에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, CFO를 추정하여 심볼 구간을 찾아서 CP 데이터를 제거하고 데이터 심볼을 획득한다.
보다 구체적으로, 수신 장치(20)의 신호 수신부(22)는 수신 안테나(RX, 221), 제1 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier: LNA, 222), 제3 믹서(Mixer, 223), 제2 저잡음 증폭기(Low Noise Amplifier: LNA, 224), 아날로그 디지털 변환부(analog digital converter: ADC, 225), Coarse　CFO 추정부(226), 심볼 타이밍부(Symbol Timing unit, 227), CP 제거부(CP delete unit, 228), FFT부(Fast Fourier Transform unit, 229), Fine　CFO 추정부(230) 및 디매핑부(demapping unit, 231)를 포함할 수 있다.
제1 LNA(222)는 수신 안테나(221)를 통해 수신된 신호를 증폭하고, 제3 믹서(223)는 전송 주파수 fc에 실린 신호를 수신하고, 제2 LNA(224)가 이를 증폭한다.
ADC(225)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환한다.
Coarse　CFO 추정부(226)는 STF를 가지고　Coarse　CFO를 추정한다.
심볼 타이밍부(227)는 심볼 타이밍을 동기화 한다.
CP 제거부(228)는 데이터 심볼들 각각에 삽입된 CP 데이터를 제거한다.
FFT부(229)는 FFT(Fast Fourier Transform) 방식을 사용하여 시간 영역의 데이터 심볼들을 주파수 영역의 데이터 심볼들로 변환한다.
Fine　CFO 추정부(230)는 LTF를 가지고　Fine　CFO를 추정한다.
디매핑부(231)는 데이터 심볼들에 대한 디매핑을 수행한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 핑거프린트 생성부 중심의 송신 장치 구성을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 통신 핑거프린트 생성부(12)는 통신 핑거프린트 설정부(121)와 CFO 생성부(122)를 포함한다.
송신 장치(10)와 수신 장치(20) 사이의 통신채널 구간에서는 도플러 효과(Doppler Effect)에 의해 임의의 CFO가 발생하여 송신 장치(10)에서 수신 장치(20)에 CFO가 전달된다.
통신 핑거프린트 설정부(121)는 통신 핑거프린트 번호 별로 CFO 제어 시나리오와 CP 제어 시나리오를 포함하는 핑거프린트 목록을 설정한다.
CFO 생성부(122)는 통신 핑거프린트 설정부(121)에 의해 설정된 통신 핑거프린트 목록을 확인하여 CFO 제어 시나리오에 따라 베이스밴드(baseband) 신호 처리 구간에서 지정된 시간 구간 동안 임의의 BFSK(Binary Frequency Shift Keying)와 같은 주파수 편이 변조방식을 사용하여 정해진 CFO 패턴(CFO+offset)을 생성하고 이를 신호 송신부(16)에 전송한다.
이때, 신호 송신부(16)는 CFO 생성부(122)를 통해 생성된 CFO 패턴을 수신하여 이를 CP 데이터가 추가된 데이터 심볼에 제4 믹서(170)를 통해 혼합한 후 수신 장치(20)에 전송한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 비밀정보 채널 생성부 중심의 송신 장치 구성을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 비밀정보 채널 생성부(14)는 비밀정보 데이터 생성부(141)와 삽입 설정부(142)를 포함한다.
비밀정보 데이터 생성부(141)는 통신 핑거프린트 목록의 CP 제어 시나리오에 따라 비밀정보 채널 데이터를 생성한다.
삽입 설정부(142)는 통신 핑거프린트 목록의 CP 제어 시나리오에 따라 CP 변조 방식을 결정하고, CP 구간에 비밀정보 채널 데이터 삽입을 위한 시나리오를 설정하고, 삽입 시나리오를 신호 송신부(16)의 CP 변조부(18)에 제공한다.
CP 변조부(18)는 삽입 설정부(142)로부터 수신된 삽입 시나리오에 따라 CP 구간의 지정된 비트열에 비밀정보 채널 데이터를 반복하여 삽입한 CP 데이터를 생성한다. CP 구간은 부반송파들의 직교성을 보장하기 위해 사용하는 예비 구간으로 정상 수신 확률이 매우 낮다. 따라서, CP 변조부(18)는 통신 핑거프린트 설정에 맞게 임의 시간 동안 반복하여 전송하는 구조를 적용하여 CP 데이터를 생성한다. 이러면, 전송 속도는 느리지만 수신율을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 송신 장치 내 CP 변조부의 CP 변조 프로세스를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 5를 참조하면, CP 변조부(18)는 삽입 설정부(142)를 통해 설정한 통신 핑거프린트에 의한 삽입 시나리오에 따라 변조된 CP 데이터를 생성한다.
예를 들어, CP 변조부(18)는 전송할 비밀정보 채널 데이터를 인코딩(Secure Data encoding)(181) 하고, OFDM 통신 방식에 의해 생성된 원시 CP 데이터(Original CP)에서 후반부(Half of Original)를 그대로 CP 데이터(184)의 원시 CP 영역(186)에 유지한다.
이어서, CP 변조부(18)는 비밀 채널(secure channel)을 통해 생성된 비밀정보 채널 데이터(182)를 복수의 블록(Block1, Block2, Block3, Block4, Block5)(183)으로 분할하고, 이를 CP 데이터(184)의 '변조된 CP(Modified CP) 영역'(185)에 배열한다. 복수의 블록으로 분할된 비밀정보 채널 데이터를 '변조된 CP 영역'(185)에 배열하는 방식은 송신 장치(10)에서 사용하는 통신 핑거프린트에 의한 삽입 시나리오(Insert Scenario)에 따라 처리될 수 있다. CP 데이터(184)는 '변조된 CP 영역'(185)와 원시 CP 영역(186)을 포함한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 핑거프린트 획득부 중심의 수신 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 수신 장치(20)의 통신 핑거프린트 획득부(24)는 CFO 계산부(241)와 통신 핑거프린트 추출부(242)를 포함한다.
CFO 계산부(241)는 신호 수신부(22)를 통해 수신된 CFO(예를 들어, Fine　CFO 추정부(230)를 통해 추정된 Fine　CFO)를 계산하고, 지정된 시간 구간 동안의 연속 데이터를 획득하고, CFO 변화를 기준으로 BFSK 정보를 계산하여 송신 장치(10)에서 임의로 조정한 CFO의 시간 구간 정보를 획득한다.
통신 핑거프린트 추출부(242)는 획득된 CFO의 시간 구간 정보를 분석하여 통신 핑거프린트 특징을 추출한다. 예를 들어, 통신 핑거프린트 추출부(242)는 시간 개념을 적용한 CFO 평균값을 기준으로 CFO 차분 값에 대한 시간 패턴의 특성을 분석하여 수신 신호에 대한 통신 핑거프린트 특징을 추출한다. 이어서, 통신 핑거프린트 추출부(242)는 기 설정된 통신 핑거프린트 목록에서 추출된 통신 핑거프린트 특징과 일치하는 통신 핑거프린트 번호를 확인한다. 이때, 일치하는 통신 핑거프린트 목록이 없는 경우 다음 동작을 중단한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수신 장치의 비밀정보 채널 획득부 내 CP 복조부의 CP 복조 과정을 도시한 도면이다.
도 1, 도 6 및 도 7을 참조하면, 수신 장치(20)는 비밀정보 채널 획득부(26)의 CP 복조부(28)를 통해 CP 데이터를 복조한다.
구체적으로, CP 복조부(28)는 통신 핑거프린트 추출부(242)로부터 통신 핑거프린트 목록을 획득(Acquire Fingerprint)(281) 하고, 통신 핑거프린트 목록에 포함된 CP 변조 시나리오에 따라 CP 복조 방식을 결정한다. 이어서, CP 복조부(28)는 획득된 통신 핑거프린트에 의한 블록정보 추출 시나리오를 설정한다(Set Extract Scenario)(282).
이어서, CP 복조부(28)는 설정된 추출 시나리오에 따라 수신 CP 데이터(184)의 전반부에 배열된 '변조된 CP 영역'(185)에서 OFDM 비밀 채널의 분할된 복수의 블록 정보(Block1, Block2, Block3, Block4, Block5)(183)를 추출한다. 이때, CP 복조부(28)는 획득된 통신 핑거프린트에 의한 추출 시나리오에 따라 복수의 블록 정보(183)를 추출할 수 있다.
이어서, CP 복조부(28)는 분할된 복수의 블록 정보(183)를 모아 비밀정보 채널 데이터(OFDM Secure Channel)(283)를 획득하고, CP 변조 시나리오에 따라 비밀정보 채널 데이터를 디코딩 한다(Secure Data Decoding)(284).
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 보안정보 송수신 방법의 흐름을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 송신 장치(10)는 CP 변조 시나리오를 포함하는 통신 핑거프린트를 생성한다(811).
이어서, 송신 장치(10)는 CP 변조 시나리오에 따라 비밀정보 채널 데이터를 생성한다(812).
이어서, 송신 장치(10)는 비밀정보 채널 데이터를 변조된 CP 구간에 배열하여 CP 데이터를 생성한다(813).
이어서, 송신 장치(10)는 생성된 CP 데이터를 포함하는 신호를 수신 장치(20)에 전송한다(814).
한편, 수신 장치(20)는 CP 데이터를 포함하는 신호를 송신 장치(10)로부터 수신하여 CFO를 추출한다(821).
이어서, 수신 장치(20)는 추출된 CFO를 계산하여 통신 핑거프린트를 획득한다(822).
이어서, 수신 장치(20)는 획득된 통신 핑거프린트에서 CP 변조 시나리오를 확인하여 비밀정보 채널 데이터를 획득한다(823).
도 8을 참조로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 비밀정보 송수신 방법에 관하여 설명하였다. 또한, 지금까지 설명한 각 단계는 독립적으로 이용될 수 있으나, 복수의 단계가 필요에 의해 함께 이용될 수도 있음에 유의해야 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 핑거프린트 목록을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 통신 핑거프린트 목록(90)은 통신 핑거프린트 번호 별로 CFO 제어 시나리오 및 CP 변조 시나리오를 포함한다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 송신 장치(10)는 기 설정된 통신 핑거프린트 목록(90) 중 어느 하나를 선택한다. 이어서, 선택된 통신 핑거프린트의 CFO 제어 시나리오 및 CP 변조 시나리오를 확인한다. 이어서, 송신 장치(10)는 확인된 CFO 제어 시나리오에 따라 CFO+offset 신호를 생성하여 전송하고, CP 변조 시나리오에 따라 CP 구간에 비밀정보 채널 데이터를 생성하여 전송한다.
한편, 수신 장치(20)는 수신 신호의 CFO 변화를 확인하여 통신 핑거프린트 특징을 추출한다. 이어서, 수신 장치(20)는 기 설정된 통신 핑거프린트 목록(90)에서 추출된 통신 핑거프린트 특징과 일치하는 통신 핑거프린트 번호를 확인한다. 이때, 일치하는 통신 핑거프린트 번호가 있는 경우, 수신 장치(210)는 통신 핑거프린트에 있는 CP 변조 시나리오를 확인하여 비밀정보 채널 데이터를 디코딩 한다. 일치하는 통신 핑거프린트 번호가 없는 경우에는 동작을 중단한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 사이클릭 프리픽스(cyclic prefix: CP, 이하 'CP'라 칭함) 변조 시나리오를 포함하는 통신 핑거프린트(communication fingerprint)를 생성하는 통신 핑거프린트 생성부;
    상기 CP 변조 시나리오에 따라 비밀정보 채널 데이터를 생성하는 비밀정보 채널 생성부; 및
    상기 비밀정보 채널 데이터를 변조된 CP 구간에 배열하여 CP 데이터를 생성하는 CP 변조부를 포함하고, CP 변조부를 통해 생성된 CP 데이터를 포함하는 신호를 수신 장치에 전송하는 신호 송신부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 통신 핑거프린트 생성부는
    통신 핑거프린트 번호 별로 반송파 주파수 옵셋(Carrier Frequency Offset: CFO, 이하 'CFO'라 칭함) 제어 시나리오 및 CP 변조 시나리오를 포함하는 통신 핑거프린트 목록을 설정하는 통신 핑거프린트 설정부; 및
    통신 핑거프린트 설정부에 의해 설정된 통신 핑거프린트 목록을 확인하여 CFO 제어 시나리오에 따라 베이스밴드(baseband) 신호 처리 구간에서 CFO 패턴을 생성하고 생성된 CFO 패턴을 신호 송신부에 전송하는 CFO 생성부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 비밀정보 채널 생성부는
    CP 변조 시나리오에 따라 비밀정보 채널 데이터를 생성하는 비밀정보 데이터 생성부; 및
    CP 변조 시나리오에 따라 CP 변조 방식을 결정하고, CP 구간에 비밀정보 채널 데이터 삽입을 위한 시나리오를 설정한 후 삽입 시나리오를 신호 송신부의 CP 변조부에 제공하는 삽입 설정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 CP 변조부는
    전송할 비밀정보 채널 데이터를 인코딩하고,
    소정의 무선 통신 방식에 의해 생성된 원시 CP 데이터의 후반부를 CP 데이터의 원시 CP 영역에 배열하고,
    비밀정보 채널 데이터를 복수의 블록 정보로 분할하고 분할된 복수의 블록 정보를 CP 데이터의 변조된 CP 영역에 배열하며,
    상기 CP 데이터는 변조된 CP 영역과 원시 CP 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 CP 변조부는
    통신 핑거프린트에 의한 삽입 시나리오에 따라 복수의 블록으로 분할된 비밀정보 채널 데이터를 변조된 CP 영역에 배열하는 것을 특징으로 하는 송신 장치.
  6. CP 데이터를 포함하는 신호를 송신 장치로부터 수신하고 CFO를 추출하는 신호 수신부;
    추출된 CFO를 계산하여 통신 핑거프린트를 획득하는 통신 핑거프린트 획득부; 및
    획득된 통신 핑거프린트에서 CP 변조 시나리오를 확인하여 비밀정보 채널 데이터를 획득하는 비밀정보 채널 획득부; 를 포함하며,
    비밀정보 채널 획득부는
    상기 CP 변조 시나리오에 따라 CP 데이터를 복조하는 CP 복조부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 통신 핑거프린트 획득부는
    추출된 CFO를 계산하고, CFO 변화를 기준으로 송신 장치에서 임의로 조정한 CFO의 시간 구간 정보를 획득하는 CFO 계산부; 및
    획득된 CFO의 시간 구간 정보를 분석하여 통신 핑거프린트 특징을 추출하고, 기 설정된 통신 핑거프린트 목록에서 추출된 통신 핑거프린트 특징과 일치하는 통신 핑거프린트를 확인하는 통신 핑거프린트 추출부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 통신 핑거프린트 추출부는
    CFO 평균값을 기준으로 CFO 차분 값에 대한 시간 패턴의 특성을 분석하여 수신 신호에 대한 통신 핑거프린트 특징을 추출하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 CP 복조부는
    상기 통신 핑거프린트 획득부를 통해 획득된 통신 핑거프린트에서 CP 변조 시나리오를 확인하여 CP 변조 시나리오에 따라 CP 복조 방식을 결정하고,
    획득된 통신 핑거프린트에 따라 블록정보 추출 시나리오를 설정하고, 설정된 추출 시나리오에 따라 수신 CP 데이터의 전반부에 배열된 변조된 CP 영역에서 비밀 채널의 분할된 복수의 블록 정보를 추출하고, 분할된 복수의 블록 정보를 모아 비밀정보 채널 데이터를 획득하며,
    CP 변조 시나리오에 따라 비밀정보 채널 데이터를 디코딩 하는 것을 특징으로 하는 수신 장치.
  10. 송신 장치를 이용한 비밀정보 송신 방법에 있어서,
    CP 변조 시나리오를 포함하는 통신 핑거프린트를 생성하는 단계;
    CP 변조 시나리오에 따라 비밀정보 채널 데이터를 생성하는 단계;
    상기 비밀정보 채널 데이터를 변조된 CP 구간에 배열하여 CP 데이터를 생성하는 단계; 및
    생성된 CP 데이터를 포함하는 신호를 수신 장치에 전송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비밀정보 송신 방법.
  11. 수신 장치를 이용한 비밀정보 수신 방법에 있어서,
    CP 데이터를 포함하는 신호를 송신 장치로부터 수신하여 CFO를 추출하는 단계;
    추출된 CFO를 계산하여 통신 핑거프린트를 획득하는 단계; 및
    획득된 통신 핑거프린트에서 CP 변조 시나리오를 확인하여 비밀정보 채널 데이터를 획득하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비밀정보 수신 방법.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090048846A (ko) * 2007-11-12 2009-05-15 한국과학기술원 Ｏｆｄｍ-ｔｄｄ 시스템에서의 싸이클릭 프리픽스 설정장치 및 방법
JP2015034932A (ja) * 2013-08-09 2015-02-19 大日本印刷株式会社 秘匿化データ生成装置、秘匿化装置およびプログラム
JP2018512099A (ja) * 2015-01-26 2018-05-10 リスタット リミテッド セキュア動的通信ネットワーク及びプロトコル
KR20190112932A (ko) * 2018-03-27 2019-10-08 한국전자통신연구원 비밀 데이터를 송, 수신하는 방법 및 송신기
JP6764853B2 (ja) * 2015-02-27 2020-10-07 サカタインクス株式会社 非吸収性基材印刷用水性インクジェット用インク組成物

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090048846A (ko) * 2007-11-12 2009-05-15 한국과학기술원 Ｏｆｄｍ-ｔｄｄ 시스템에서의 싸이클릭 프리픽스 설정장치 및 방법
JP2015034932A (ja) * 2013-08-09 2015-02-19 大日本印刷株式会社 秘匿化データ生成装置、秘匿化装置およびプログラム
JP2018512099A (ja) * 2015-01-26 2018-05-10 リスタット リミテッド セキュア動的通信ネットワーク及びプロトコル
JP6764853B2 (ja) * 2015-02-27 2020-10-07 サカタインクス株式会社 非吸収性基材印刷用水性インクジェット用インク組成物
KR20190112932A (ko) * 2018-03-27 2019-10-08 한국전자통신연구원 비밀 데이터를 송, 수신하는 방법 및 송신기

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