KR20230158351A - 주파수 변화에 따른 물리 계층 보안 성능을 확보하는 초고주파 무선 통신 시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents

주파수 변화에 따른 물리 계층 보안 성능을 확보하는 초고주파 무선 통신 시스템 및 그 동작 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230158351A
KR20230158351A KR1020220058012A KR20220058012A KR20230158351A KR 20230158351 A KR20230158351 A KR 20230158351A KR 1020220058012 A KR1020220058012 A KR 1020220058012A KR 20220058012 A KR20220058012 A KR 20220058012A KR 20230158351 A KR20230158351 A KR 20230158351A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
receiver
transmitter
frequency
information
security performance
Prior art date
Application number
KR1020220058012A
Other languages
English (en)
Inventor
정해준
유병하
장근영
김동현
Original Assignee
경희대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 경희대학교 산학협력단 filed Critical 경희대학교 산학협력단
Priority to KR1020220058012A priority Critical patent/KR20230158351A/ko
Publication of KR20230158351A publication Critical patent/KR20230158351A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
    • H04W12/12—Detection or prevention of fraud
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/0413—MIMO systems
    • H04B7/0456—Selection of precoding matrices or codebooks, e.g. using matrices antenna weighting
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0602—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using antenna switching
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/04—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas
    • H04B7/06—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station
    • H04B7/0613—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission
    • H04B7/0615—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal
    • H04B7/0619—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas using two or more spaced independent antennas at the transmitting station using simultaneous transmission of weighted versions of same signal using feedback from receiving side
    • H04B7/0621—Feedback content
    • H04B7/0626—Channel coefficients, e.g. channel state information [CSI]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K3/00—Jamming of communication; Counter-measures
    • H04K3/40—Jamming having variable characteristics
    • H04K3/43—Jamming having variable characteristics characterized by the control of the jamming power, signal-to-noise ratio or geographic coverage area
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W12/00—Security arrangements; Authentication; Protecting privacy or anonymity
    • H04W12/60—Context-dependent security
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K2203/00—Jamming of communication; Countermeasures
    • H04K2203/30—Jamming or countermeasure characterized by the infrastructure components
    • H04K2203/32—Jamming or countermeasure characterized by the infrastructure components including a particular configuration of antennas

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Radio Transmission System (AREA)

Abstract

본 발명은 다중 안테나를 가지고 있는 송신기에서 정보 전송 대상인 수신기의 위치 또는 채널 정보를 알고 있을 때 심볼 마다 주파수를 달리하여 임의의 주파수로 믹싱(mixing)하여 정보를 전송하고, 이를 통해서 얻을 수 있는 보안 성능(secrecy rate)을 산출하고, 산출된 보안 성능을 이용하여 물리 계층 보안 성능을 확보하기 위한 기술에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템은 다중 안테나를 이용하는 송신기 및 단일 안테나를 이용하는 복수의 수신기를 포함하고, 상기 송신기는 상기 복수의 수신기 중 정보 전송 대상에 해당하는 제1 수신기의 위치 정보 및 채널 정보 중 적어도 하나의 정보를 수집하고, 상기 수집된 적어도 하나의 정보에 기반하여 전송 정보와 관련된 데이터 심볼 마다 반송 주파수(carrier frequency)를 변경하여 임의의 주파수로 믹싱(mixing)함에 따라 안테나 배열의 방사패턴을 변화시키고, 상기 변화된 방사패턴에 기반하여 상기 전송 정보를 전송할 수 있다.

Description

주파수 변화에 따른 물리 계층 보안 성능을 확보하는 초고주파 무선 통신 시스템 및 그 동작 방법{mmWAVE WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM CAPABLE OF SECURING PHYSICAL LAYER SECURITY PERFORMANCE BY CHANGING FREQUENCY AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 발명은 주파수 변화에 따른 물리 계층 보안 성능을 확보하는 초고주파 무선 통신 시스템 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 다중 안테나를 가지고 있는 송신기에서 정보 전송 대상인 수신기의 위치 또는 채널 정보를 알고 있을 때 심볼 마다 주파수를 달리하여 임의의 주파수로 믹싱(mixing)하여 정보를 전송하고, 이를 통해서 얻을 수 있는 보안 성능(secrecy rate)을 산출하고, 산출된 보안 성능을 이용하여 물리 계층 보안 성능을 확보하기 위한 기술에 관한 것이다.
초고신뢰 저지연 통신(ultra-reliable low latency communication) 및 mMTC(massive machine-type communications)와 같은 새로운 서비스 시나리오에 필요한 고용량 및 데이터 전송률로 인해 밀리미터파(mmWave) 통신의 중요성이 커지고 있다.
초고주파 무선 통신 시스템은 민감한 정보에 대한 보안 공격을 피하기 위해 기밀성을 보장해야 한다.
기존의 상위 계층 보안 솔루션은 암호화에 의존하기 때문에 하드웨어가 제한된 다수의 장치 간에 보안 키를 공유하고 관리하는 것이 어렵기 때문에 mMTC 또는 대규모 사물 인터넷 시나리오(massive internet of things(IoT) scenario)에는 적합하지 않다.
이러한 이유로 물리 계층 보안(Physical Layer Security, PLS) 방식이 대안 또는 보완으로 많은 관심을 받고 있다.
기존의 PLS 방식은 대부분 송신기(transmitter, Tx)에서 다중 안테나 어레이(multiple antenna array)를 사용하여 불법 수신기(receiver, Rx)가 있는 상태에서 적법한 수신기에게 정보를 전송한다. 여기서, 적법한 수신기는 정보 전송 대상으로 선정된 수신기를 지칭하고, 불법 수신기는 정보 전송 대상이 아니고, 정보 전송 대상에게 전송되는 정보를 도청하는 수신기를 지칭한다.
전송 빔포밍을 통해 이러한 PLS 방식은 무선 채널의 고유한 임의성을 활용하여 안전한 통신을 가능하게 한다.
그러나 종래 기술인 "Enhancing secrecy with multiantenna transmission in millimeter wave vehicular communication systems"(이하, M.E. Eltayeb)에서 언급한 바와 같이 각 안테나 요소에서 전송되는 신호의 진폭과 위상이 모두 조정되는 디지털 빔포밍은 안테나 요소의 수가 많은 경우(예: mmWave)에서, 한계 극복을 위해 하이브리드 빔포밍과 아날로그 빔포밍 기반 기술을 고려할 수 있다.
그러나, 불법 수신기 에 대한 널 스티어링(null-steering) 또는 잡음 삽입(noise injection)을 이용하는 대부분의 하이브리드 빔포밍 기반 PLS 프로토콜에서는 수신기에서 불법 수신기의 CSI(Channel State Information) 또는 위치 정보가 필요합니다.
또한, 종래 기술은 불법 수신기의 CSI 없이 안테나 스위치를 사용하는 하이브리드 빔포밍 기반 PLS를 제안하지만 송신 안테나 어레이의 희소성을 이용하여 위반될 수 있는 문제점을 가지고 있다.
한편, 디지털 빔포밍에 비해 훨씬 적은 에너지를 소모하는 아날로그 빔포밍 기반 PLS 방식은 CSI나 불법 수신기의 위치가 필요하지 않으나, PLS 방식은 전송되는 각 심볼에 대해 임의의 안테나 선택을 요구하기 때문에 해당하는 임의의 위상 편이를 적용하는 것이 어렵다는 문제점이 존재한다.
또한 안테나 요소의 하위 집합이 적법한 수신기에서 파괴적으로 결합되어 불법 수신기에서 인공 잡음을 도입하기 때문에 적법한 수신기에서 본질적으로 어레이 이득(array gain)이 감소하는 문제가 있다.
미국공개특허 제2020/0314791호, "SYSTEM AND METHODS FOR SUPPORT OF SECURE BASE STATION ALMANAC DATA IN A WIRELESS NETWORK" 한국등록특허 제10-2161139호, "네트워크 보안을 위한 능동 안테나 조종" 한국공개특허 제10-2020-0127042호, "5G 단말기를 위한 무선 프론트-엔드 빔 스위핑 방법" 한국공개특허 제10-2022-0044507호, "수신 신호 채널 품질 표시자를 기반으로 하는 송신 신호 채널 품질 표시자 추정 방법"
본 발명은 다중 안테나를 가지고 있는 송신기에서 정보 전송 대상인 수신기의 위치 또는 채널 정보를 알고 있을 때 심볼 마다 주파수를 달리하여 임의의 주파수로 믹싱(mixing)하여 정보를 전송하고, 이를 통해서 얻을 수 있는 보안 성능(secrecy rate)을 산출하고, 산출된 보안 성능을 이용하여 물리 계층 보안 성능을 확보하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 초고주파 무선 통신 시스템에서 도청자에게 유출되는 정보를 최소화하여 보안 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 실제 사용하는 주파수의 대역폭은 유지함에 따라 주파수 자원의 낭비는 없고, 주파수를 변화시킴에 따라 안테나 배열의 방사패턴을 변화시켜 도청자의 신호대잡음비를 열화시킴에 따라 보안 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 5G 및 6G 통신에서 밀리미터 파장 및 테라헤르츠 대역의 넓은 주파수 자원을 활용하여 도청을 방지하고 선택적으로 정보를 전송할 수 있는 물리계층 보안을 구현하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 대역폭이 반송파 주파수의 10% 이상이고, 각도 범위가 70% 이상에 대해서 증가된 보안 성능(secrecy rate)을 제공하며, 종래 기술 대비하여 어레이 이득 손실을 감소시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템은 다중 안테나를 이용하는 송신기 및 단일 안테나를 이용하는 복수의 수신기를 포함하고, 상기 송신기는 상기 복수의 수신기 중 정보 전송 대상에 해당하는 제1 수신기의 위치 정보 및 채널 정보 중 적어도 하나의 정보를 수집하고, 상기 수집된 적어도 하나의 정보에 기반하여 전송 정보와 관련된 데이터 심볼 마다 반송 주파수(carrier frequency)를 변경하여 임의의 주파수로 믹싱(mixing)함에 따라 안테나 배열의 방사패턴을 변화시키고, 상기 변화된 방사패턴에 기반하여 상기 전송 정보를 전송할 수 있다.
상기 송신기는 상기 반송 주파수의 최소 주파수와 최대 주파수 사이에서 임의의 주파수를 선택하고, 상기 선택된 임의의 주파수로 상기 반송파 주파수를 변경할 수 있다.
상기 송신기는 상기 데이터 심볼 마다 상기 다중 안테나 중 특정 안테나를 선택하고, 상기 선택된 특정 안테나의 프리코딩 가중치를 설정하여 상기 반송 주파수를 상기 임의의 주파수로 변경하고, 상기 변경된 임의의 주파수에 기반하여 상기 특정 안테나의 방사 패턴이 변경되어 상기 안테나 배열의 방사패턴이 변화될 수 있다.
상기 복수의 수신기는 제2 수신기 및 상기 제1 수신기를 포함하고, 상기 제2 수신기는 상기 전송 정보를 도청하는 수신기이며, 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기는 서로 다른 위치에 위치하고, 상기 제1 수신기는 상기 송신기의 송신 파워, 수신 안테나 이득, 상기 제1 수신기의 위치에서의 채널 벡터 및 상기 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터(array factor) 및 전송 시간 인덱스로 구성된 신호를 수신하며, 상기 제2 수신기는 상기 송신기의 송신 파워, 수신 안테나 이득, 상기 제2 수신기의 위치에서의 채널 벡터 및 상기 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터(array factor), 전송 시간 인덱스 및 추가 잡음으로 구성된 신호를 수신할 수 있다.
상기 송신기는 상기 제1 수신기의 제1 신호대잡음비(signal to noise ratio, SNR)와 상기 제2 수신기의 제2 신호대잡음비에 기반하여 보안 성능(secrecy rate)을 산출하고, 상기 보안 성능은 상기 제1 신호대잡음비에 비례하고, 상기 제2 신호대잡음비에 반비례할 수 있다.
상기 송신기는 상기 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터의 평균 및 분산을 상기 다중 안테나의 개수가 짝수인 경우와 홀수 인경우로 산출하고, 상기 산출된 평균 및 분산을 이용하여 상기 짝수인 경우와 상기 홀수 인경우 각각에 대하여 보안 성능을 산출할 수 있다.
상기 송신기는 송신 파워(P), 수신 안테나의 이득(G), 송신 안테나의 수(N), 제1 주파수 범위 관련 변수(S1), 제2 주파수 범위 관련 변수(S2), 상기 제1 수신기와 상기 송신기 사이의 거리(ρ) 및 신호대잡음비 관련 변수(σ)를 이용하여 상기 홀수 인경우에서의 보안 성능을 산출할 수 있다.
상기 송신기는 송신 파워(P), 수신 안테나의 이득(G), 송신 안테나의 수(N), 제1 주파수 범위 관련 변수(S1), 제3 주파수 범위 관련 변수(S3), 어레이 팩터 관련 변수의 응용 변수(J'), 상기 제1 수신기와 상기 송신기 사이의 거리(ρ) 및 신호대잡음비 관련 변수(σ)를 이용하여 상기 짝수 인경우에서의 보안 성능을 산출할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 다중 안테나를 이용하는 송신기 및 단일 안테나를 이용하는 복수의 수신기를 포함하는 초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법은 상기 송신기에서, 상기 복수의 수신기 중 정보 전송 대상에 해당하는 제1 수신기의 위치 정보 및 채널 정보 중 적어도 하나의 정보를 수집하는 단계; 상기 송신기에서, 상기 수집된 적어도 하나의 정보에 기반하여 전송 정보와 관련된 데이터 심볼 마다 반송 주파수(carrier frequency)를 변경하여 임의의 주파수로 믹싱(mixing)함에 따라 안테나 배열의 방사패턴을 변화시키는 단계; 및 상기 송신기에서, 상기 변화된 방사패턴에 기반하여 상기 전송 정보를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 수집된 적어도 하나의 정보에 기반하여 전송 정보와 관련된 데이터 심볼 마다 반송 주파수(carrier frequency)를 변경하여 임의의 주파수로 믹싱(mixing)함에 따라 안테나 배열의 방사패턴을 변화시키는 단계는, 상기 데이터 심볼 마다 상기 다중 안테나 중 특정 안테나를 선택하고, 상기 선택된 특정 안테나의 프리코딩 가중치를 설정하여 상기 반송 주파수의 최소 주파수와 최대 주파수 사이에서 임의의 주파수를 선택하고, 상기 선택된 임의의 주파수로 상기 반송파 주파수를 변경하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 복수의 수신기는 제2 수신기 및 상기 제1 수신기를 포함하고, 상기 제2 수신기는 상기 전송 정보를 도청하는 수신기이며, 상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기는 서로 다른 위치에 위치하고, 상기 제1 수신기는 상기 송신기의 송신 파워, 수신 안테나 이득, 상기 제1 수신기의 위치에서의 채널 벡터 및 상기 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터(array factor) 및 전송 시간 인덱스로 구성된 신호를 수신하며, 상기 제2 수신기는 상기 송신기의 송신 파워, 수신 안테나 이득, 상기 제2 수신기의 위치에서의 채널 벡터 및 상기 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터(array factor), 전송 시간 인덱스 및 추가 잡음으로 구성된 신호를 수신할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법은 상기 송신기에서, 상기 제1 수신기의 제1 신호대잡음비(signal to noise ratio, SNR)와 상기 제2 수신기의 제2 신호대잡음비에 기반하여 보안 성능(secrecy rate)을 산출하는 단계를 더 포함하고, 상기 보안 성능은 상기 제1 신호대잡음비에 비례하고, 상기 제2 신호대잡음비에 반비례할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법은 상기 송신기에서, 상기 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터의 평균 및 분산을 상기 다중 안테나의 개수가 짝수인 경우와 홀수 인경우로 산출하고, 상기 산출된 평균 및 분산을 이용하여 상기 짝수인 경우와 상기 홀수 인경우 각각에 대하여 보안 성능을 산출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 다중 안테나를 이용하는 송신기 및 단일 안테나를 이용하는 복수의 수신기를 포함하는 초고주파 무선 통신 시스템의 상기 송신기는 상기 복수의 수신기 중 정보 전송 대상에 해당하는 제1 수신기의 위치 정보 및 채널 정보 중 적어도 하나의 정보를 수집하는 정보 수집부 및 상기 수집된 적어도 하나의 정보에 기반하여 전송 정보와 관련된 데이터 심볼 마다 반송 주파수(carrier frequency)를 변경하여 임의의 주파수로 믹싱(mixing)함에 따라 안테나 배열의 방사패턴을 변화시켜 상기 변화된 방사패턴에 기반하여 상기 전송 정보를 전송하는 주파수 제어부를 포함할 수 있다.
상기 주파수 제어부는 상기 데이터 심볼 마다 상기 다중 안테나 중 특정 안테나를 선택하고, 상기 선택된 특정 안테나의 프리코딩 가중치를 설정하여 상기 반송 주파수의 최소 주파수와 최대 주파수 사이에서 임의의 주파수를 선택하고, 상기 선택된 임의의 주파수로 상기 반송파 주파수를 변경할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 송신기는 상기 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터의 평균 및 분산을 상기 다중 안테나의 개수가 짝수인 경우와 홀수 인경우로 산출하고, 상기 산출된 평균 및 분산을 이용하여 상기 짝수인 경우와 상기 홀수 인경우 각각에 대하여 보안 성능을 산출하는 보안 성능 산출부를 더 포함할 수 있다.
상기 보안 성능 산출부는 송신 파워(P), 수신 안테나의 이득(G), 송신 안테나의 수(N), 제1 주파수 범위 관련 변수(S1), 제2 주파수 범위 관련 변수(S2), 상기 제1 수신기와 상기 송신기 사이의 거리(ρ) 및 신호대잡음비 관련 변수(σ)를 이용하여 상기 홀수 인경우에서의 보안 성능을 산출할 수 있다.
상기 보안 성능 산출부는 송신 파워(P), 수신 안테나의 이득(G), 송신 안테나의 수(N), 제1 주파수 범위 관련 변수(S1), 제3 주파수 범위 관련 변수(S3), 어레이 팩터 관련 변수의 응용 변수(J'), 상기 제1 수신기와 상기 송신기 사이의 거리(ρ) 및 신호대잡음비 관련 변수(σ)를 이용하여 상기 짝수 인경우에서의 보안 성능을 산출할 수 있다.
본 발명은 다중 안테나를 가지고 있는 송신기에서 정보 전송 대상인 수신기의 위치 또는 채널 정보를 알고 있을 때 심볼 마다 주파수를 달리하여 임의의 주파수로 믹싱(mixing)하여 정보를 전송하고, 이를 통해서 얻을 수 있는 보안 성능(secrecy rate)을 산출하고, 산출된 보안 성능을 이용하여 물리 계층 보안 성능을 확보할 수 있다.
본 발명은 초고주파 무선 통신 시스템에서 도청자에게 유출되는 정보를 최소화하여 보안 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 실제 사용하는 주파수의 대역폭은 유지함에 따라 주파수 자원의 낭비는 없고, 주파수를 변화시킴에 따라 안테나 배열의 방사패턴을 변화시켜 도청자의 신호대잡음비를 열화시킴에 따라 보안 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 5G 및 6G 통신에서 밀리미터 파장 및 테라헤르츠 대역의 넓은 주파수 자원을 활용하여 도청을 방지하고 선택적으로 정보를 전송할 수 있는 물리계층 보안을 구현할 수 있다.
본 발명은 대역폭이 반송파 주파수의 10% 이상이고, 각도 범위가 70% 이상에 대해서 증가된 보안 성능(secrecy rate)을 제공하며, 종래 기술 대비하여 어레이 이득 손실을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2a 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템에서 산출되는 보안 성능(secrecy rate)을 종래 기술에 기반하여 산출되는 보안 성능과 비교하여 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템에서 송신기를 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법을 명하는 도면이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다.
실시 예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시 예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
하기에서 다양한 실시 예들을 설명에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 다양한 실시 예들에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.
"제1," "제2," "첫째," 또는 "둘째," 등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
어떤(예: 제1) 구성요소가 다른(예: 제2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 명세서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다.
어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다.
예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
또한, '또는' 이라는 용어는 배타적 논리합 'exclusive or' 이기보다는 포함적인 논리합 'inclusive or' 를 의미한다.
즉, 달리 언급되지 않는 한 또는 문맥으로부터 명확하지 않는 한, 'x가 a 또는 b를 이용한다' 라는 표현은 포함적인 자연 순열들(natural inclusive permutations) 중 어느 하나를 의미한다.
이하 사용되는 '..부', '..기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템의 구성 요소를 예시한다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템(100)은 송신기(110), 제1 수신기(120) 및 제2 수신기(130)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 송신기(110)는 다중 안테나를 이용하고, 제1 수신기(120) 및 제2 수신기(130)는 단일 안테나를 이용한다.
일례로, 복수의 수신기는 제1 수신기(120) 및 제2 수신기(130)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 송신기(110)는 안테나 간의 분리가 d인 n개의 안테나를 포함하는 ULA(uniform linear array)를 이용한다.
일례로, 제1 수신기(120)는 송신기(110)를 구성하는 복수의 안테나 중 어느 하나에 대하여 거리(ρB) 만큼 떨어지고, 빔 형성 각도(θB)로 이루어져서 제1 위치(ρB, θB)에 위치한다.
한편, 제2 수신기(130)는 송신기(110)를 구성하는 복수의 안테나 중 어느 하나에 대하여 거리(ρE) 만큼 떨어지고, 빔 형성 각도(θE)로 이루어져서 제2 위치(ρE, θE)에 위치한다.
제1 위치(ρB, θB)는 제1 수신기(120)의 극좌표를 나타내고, 제2 위치(ρE, θE)는 제2 수신기(130)의 극좌표를 나타낸다.
본 발명의 일실시예에 따르면 송신기(110)는 복수의 수신기 중 정보 전송 대상에 해당하는 제1 수신기(120)의 위치 정보 및 채널 정보 중 적어도 하나의 정보를 수집한다.
또한, 송신기(110)는 수집된 적어도 하나의 정보에 기반하여 전송 정보와 관련된 데이터 심볼 마다 반송 주파수(carrier frequency)를 변경하여 임의의 주파수로 믹싱(mixing)함에 따라 안테나 배열의 방사패턴을 변화시킨다.
또한, 송신기(110)는 변화된 안테나 배열의 방사패턴에 기반하여 제1 수신기(110) 측으로 전송 정보를 전송한다.
일례로, 송신기(110)는 반송 주파수의 최소 주파수와 최대 주파수에 사이에서 임의의 주파수를 선택하고, 선택된 임의의 주파수로 반송파 주파수를 변경한다.
최소 주파수(FL)는 대역폭의 하한 주파수이고, 최대 주파수(FH)의 대역폭의 상한 주파수로서, 최소 주파수와 최대 주파수는 송신기(110)가 운용할 수 있는 주파수 범위에 해당할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 송신기(110)는 데이터 심볼 마다 다중 안테나 중 특정 안테나를 선택하고, 선택된 특정 안테나의 프리코딩 가중치를 설정하여 반송 주파수를 임의의 주파수로 변경하고, 변경된 임의의 주파수에 기반하여 특정 안테나의 방사 패턴이 변경되어 안테나 배열의 방사패턴이 변화시킬 수 있다.
예를 들어, 제2 수신기(130)는 제1 수신기로 전송되는 전송 정보를 도청하는 수신기일 수 있고, 제1 수신기(120)와 제2 수신기(130)는 서로 다른 위치에 위치할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 제1 수신기(120)는 송신기(110)의 송신 파워, 제1 수신기(120)의 수신 안테나 이득, 제1 수신기(120)의 위치에서의 채널 벡터 및 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터(array factor) 및 전송 시간 인덱스로 구성된 신호를 수신할 수 있다.
한편, 제2 수신기(130)는 송신기(110)의 송신 파워, 제2 수신기(130)의 수신 안테나 이득, 제2 수신기(130)의 위치에서의 채널 벡터 및 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터, 전송 시간 인덱스 및 추가 잡음으로 구성된 신호를 수신할 수 있다.
제1 수신기(120) 및 제2 수신기(130)에서 수신되는 신호는 하기 수학식 1로 표현할 수 있다.
[수학식 1]
수학식 1에서, y(ρ, θ, k)는 수신기에서 수신된 신호를 나타낼 수 있고, P는 송신기의 송신 파워를 나타낼 수 있으며, G는 수신기의 수신 안테나 이득을 나타낼 수 있고, h(ρ, θ)는 수신기에 대한 채널 벡터를 나타낼 수 있으며, w(k)는 송신기의 프리코딩 가중치를 나타낼 수 있고, s(k)는 전송 시간 인덱스를 나타낼 수 있으며, z(k)는 추가 노이즈를 나타낼 수 있고, k는 순번을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 초고주파 무선 통신 범위에 해당되는 밀리터리 웨이브(mmWave) 채널에서 LOS (Line-of-Sight) 구성 요소가 지배적이기 때문에 송신기(110)는 송신기(110)와 제1 수신기(120) 사이의 완벽한 동기화로 제1 수신기(120) 및 제2 수신기(130)에 대한 LOS 채널을 가정할 수 있다.
송신기(110)의 N개의 송신 안테나 요소와 수신기 사이의 채널에 해당하는 채널 벡터의 N 번째 구성 요소를 hn(ρ, θ)= 로 표현할 수 있고, λ는 반송파의 파장을 나타낼 수 있다.
기준 주파수와 관련되며, 기준 주파수는 가장 높은 주파수일 때 상호 커플링(mutual coupling) 문제를 극복할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 송신기(110)는 아날로그 빔 포밍에서, 제1 수신기(120)의 어레이 팩터(array factor)를 최대화하기 위해 사전 코딩 가중치(precoding weight)를 선택한다.
사전 코딩 가중치(wn(k))는 에 기반하여 결정되면서 송신기의 N번째 안테나에 해당하여 결정된다.
여기서, 수신신호는 수학식 1에 적용되어서 하기 수학식 2와 같이 변형될 수 있다.
[수학식 2]
수학식 2에서, y(ρ, θ, k)는 수신기에서 수신된 신호를 나타낼 수 있고, P는 송신기의 송신 파워를 나타낼 수 있으며, G는 수신기의 수신 안테나 이득을 나타낼 수 있고, F(ρ, θ, k)는 어레이 팩터를 나타낼 수 있고, s(k)는 전송 시간 인덱스에 따른 메시지를 나타낼 수 있으며, z(k)는 추가 노이즈를 나타낼 수 있고, N은 안테나의 개수를 나타낼 수 있으며, k는 순번을 나타낼 수 있다. 또한, 일 수 있다.
F(ρ, θ, k)는 하기 수학식 3과 같이 주어질 수 있다.
[수학식 3]
수학식 3에서, F(ρ, θ, k)는 어레이 팩터를 나타낼 수 있고, ρ는 수신기의 위치를 나타낼 수 있고, N은 송신기의 안테나 수를 나타낼 수 있으며, 일 수 있고, λ는 반송파의 파장을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 송신기(110)는 제1 수신기(120)의 제1 신호대잡음비(signal to noise ratio, SNR)와 제2 수신기(130)의 제2 신호대잡음비에 기반하여 보안 성능(secrecy rate)을 산출할 수 있다.
예를 들어, 보안 성능은 상기 제1 신호대잡음비에 비례하고, 제2 신호대잡음비에 반비례한다.
보안 성능(secrecy rate)은 하기 수학식 4에 기반하여 산출될 수 있다.
[수학식 4]
수학식 4에서, η는 보안 성능(secrecy rate)을 나타낼 수 있고, [x]+ 는 max(0, x)를 나타낼 수 있으며, 는 제1 수신기의 신호대잡음비(signal-to-noise ratios, SNRs)를 나타낼 수 있고, 는 제2 수신기의 신호대잡음비를 나타낼 수 있다.
제1 수신기의 신호대잡음비를 최대화하고, 제2 수신기의 신호대잡음비를 줄이면 보안 성능이 최대화될 수 있다.
제1 수신기의 신호대잡음비는 하기 수학식 5에 의해서 획득되고, 제2 수신기의 신호대잡음비는 하기 수학식 6에 의해 획득될 수 있다.
[수학식 5]
수학식 5에서, E[F(ρB, θB, k)]는 제1 수신기의 어레이 팩터의 평균을 나타낼 수 있고, Var[F(ρB, θB, k)]는 제1 수신기의 어레이 팩터의 분산을 나타낼 수 있고, σ는 제1 수신기의 신호대잡음비 관련 변수 로서 제1 수신기에서 발생하는 additive white Gaussian noise의 분산을 나타낼 수 있다.
[수학식 6]
수학식 6에서, E[F(ρE, θE, k)]는 제2 수신기의 어레이 팩터의 평균을 나타낼 수 있고, Var[F(ρE, θE, k)]는 제2 수신기의 어레이 팩터의 분산을 나타낼 수 있고, σ는 제1 수신기의 신호대잡음비 관련 변수 로서 제2 수신기에서 발생하는 additive white Gaussian noise의 분산을 나타낼 수 있다.
송신기(110)의 내부 안테나 간 거리를 d라고 하고, λmax/2를 선택한다고 가정하면, λmax/2는 C/FL일 수 있다.
송신기(110)는 보안 성능(secrecy rate)을 향상하기 위해서 전송 기호의 반송 주파수를 무작위로 변경한다.
즉, 송신기(110)는 복수의 데이터 심볼에 대하여 반송 주파수(fk)를 C/λk로 선택하고, 여기서, 주파수 범위는 최소 주파수(FL)와 최대 주파수(FH) 사이이다.
본 발명의 일실시예에 따르면 송신기(110)는 수신기(120)와 관련하여 어레이 팩터를 로 결정하고, 어레이 팩터는 기존의 아날로그 빔 포머(beamformer)의 것과 동일하며, 안테나 서브 세트 변조(antenna subset modulation, ASM)을 통한 PLS에 비해 array 이득이 감소하지 않는다.
제2 수신기(130)의 경우, (ρ, θ) = (ρE, θE)이고, 제2 수신기의 위치의 극좌표에 해당하는 (ρE, θE)는 제1 수신기의 극좌표에 해당하는 (ρB, θB)와 다르다.
어레이 팩터 F(pE, θE, k)는 랜덤 변수로 나타나고, 다시 말해, 모든 k에서 파장 λk에 대한 요소 간 분리가 변하기 때문에, 원거리 방사선 패턴은 공간적으로 분산될 수 있다.
물리 계층 보안에서는 공간 분산이 제2 수신기(130)의 채널에서는 노이즈로 관찰될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 송신기(110)는 홀수 N 및 짝수 N에 대하여 어레이 팩터의 평균에 해당하는 평균 어레이 팩터를 수학식 7 및 수학식 8에 기반하여 이용할 수 있다.
[수학식 7]
수학식 7에서, E[F(ρ, θ, k)]는 어레이 팩터의 평균을 나타낼 수 있고, p는 수신기의 위치를 나타낼 수 있고, N은 송신기의 안테나 개수를 나타낼 수 있고, v(θ)는ξ(θ)/C를 나타낼 수 있고, FH는 최고 주파수를 나타낼 수 있고, FL은 최저 주파수를 나타낼 수 있으며, l은 덧셈식 (summation)의 인덱스를 나타낼 수 있다.
[수학식 8]
수학식 8에서, E[F(ρ, θ, k)]는 어레이 팩터의 평균을 나타낼 수 있고, p는 수신기의 위치를 나타낼 수 있고, N은 송신기의 안테나 개수를 나타낼 수 있고, v(θ)는 ξ(θ)/C를 나타낼 수 있고, FH는 최고 주파수를 나타낼 수 있고, FL은 최저 주파수를 나타낼 수 있으며, J는 어레이 팩터 관련 변수로서 하기 수학식 9로 나타낼 수 있다.
[수학식 9]
수학식 9에서, p는 수신기의 위치를 나타낼 수 있고, N은 송신기의 안테나 개수를 나타낼 수 있고, v(θ)는 ξ(θ)/C를 나타낼 수 있고, FH는 최고 주파수를 나타낼 수 있고, FL은 최저 주파수를 나타낼 수 있으며, l은 덧셈식 (summation)의 인덱스를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 송신기(110)는 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터의 평균 및 분산을 상기 다중 안테나의 개수가 짝수인 경우와 홀수 인경우로 산출하고, 산출된 평균 및 분산을 이용하여 짝수인 경우와 홀수 인 경우 각각에 대하여 보안 성능을 산출할 수 있다.
홀수의 경우에서 어레이 팩터의 분산은 하기 수학식 10 이고, 짝수의 경우에서 어레이 팩터의 분산은 수학식 11과 같이 주어질 수 있다.
[수학식 10]
[수학식 11]
수학식 10 및 11에서, Var[F(ρ, θ, k)]는 어레이 팩터의 분산을 나타낼 수 있고, p는 수신기의 위치를 나타낼 수 있고, N은 송신기의 안테나 개수를 나타낼 수 있고, S1은 제1 주파수 범위 관련 변수로서 하기 수학식 12와 같이 나타낼 수 있으며, S2은 제2 주파수 범위 관련 변수로서 하기 수학식 13과 같이 나타낼 수 있고, S3은 제3 주파수 범위 관련 변수로서 하기 수학식 14와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 12]
수학식 12에서, A는를 나타낼 수 있고, m과 s는 특수함수로 표현된 덧셈식 (summation)의 인덱스로 나타낼 수 있으며, N은 안테나의 개수를 나타낼 수 있고, v(θ)는 ξ(θ)/C를 나타낼 수 있고, FH는 최고 주파수를 나타낼 수 있고, FL은 최저 주파수를 나타낼 수 있다.
[수학식 13]
수학식 13에서, A는 를 나타낼 수 있고, l은 덧셈식 (summation)의 인덱스를 나타낼 수 있고, N은 안테나의 개수를 나타낼 수 있고, v(θ)는 ξ(θ)/C를 나타낼 수 있고, FH는 최고 주파수를 나타낼 수 있고, FL은 최저 주파수를 나타낼 수 있다.
[수학식 14]
수학식 14에서, A는 를 나타낼 수 있고, N은 안테나의 개수를 나타낼 수 있고, v(θ)는 ξ(θ)/C를 나타낼 수 있고, FH는 최고 주파수를 나타낼 수 있고, FL은 최저 주파수를 나타낼 수 있다.
수학식 15에서는 어레이 팩터 관련 변수의 응용 변수(J')를 나타낼 수 있다.
[수학식 15]
수학식 15에서, J'은 어레이 팩터 관련 변수의 응용 변수를 나타낼 수 있고, A는 로 나타낼 수 있으며, J는 수학식 9로 나타낼 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 송신기(110)는 수학식 7 내지 수학식 15를 이용하여 주파수 변화에 따라 안테나의 방사 패턴이 변경되는 환경에서 송신기와 수신기 사이의 보안 성능을 산출할 수 있다.
일례로, 송신기(110)는 송신 파워(P), 수신 안테나의 이득(G), 송신 안테나의 수(N), 제1 주파수 범위 관련 변수(S1), 제2 주파수 범위 관련 변수(S2), 상기 제1 수신기와 상기 송신기 사이의 거리(ρ) 및 신호대잡음비 관련 변수(σ)를 이용하여 홀수 인경우에서의 보안 성능을 산출할 수 있다.
일례로, 송신기(110)는 하기 수학식 16을 이용하여 홀수 인경우에서의 보안 성능을 산출할 수 있다.
[수학식 16]
수학식 16에서, ηo는 안테나의 개수가 홀수인 경우의 보안 성능(secrecy rate)을 나타낼 수 있고, P는 송신 파워를 나타낼 수 있으며, G는 수신 안테나의 이득을 나타낼 수 있으며, N은 송신 안테나의 수를 나타낼 수 있고, S1는 제1 주파수 범위 관련 변수를 나타낼 수 있으며, S2는 제2 주파수 범위 관련 변수를 나타낼 수 있고, ρ는 제1 수신기와 송신기 사이의 거리를 나타낼 수 있으며, σ는 신호대잡음비 관련 변수를 나타낼 수 있다.
[수학식 17]
수학식 17에서, ηe는 안테나의 개수가 짝수인 경우의 보안 성능을 나타낼 수 있고, P는 송신 파워를 나타낼 수 있으며, G는 수신 안테나의 이득을 나타낼 수 있으며, N은 송신 안테나의 수를 나타낼 수 있고, S1는 제1 주파수 범위 관련 변수를 나타낼 수 있으며, S3는 제3 주파수 범위 관련 변수를 나타낼 수 있고, ρ는 제1 수신기와 송신기 사이의 거리를 나타낼 수 있으며, σ는 신호대잡음비 관련 변수를 나타낼 수 있고, J'은 어레이 팩터 관련 변수의 응용 변수를 나타낼 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 송신기(110)는 기존 물리 계층 보안 기법에서 안테나의 방사 패턴을 변화시켜서 인공 잡음을 발생 시켜서 제1 수신기(120)에서 신호대잡음비에 대한 손실이 없기 때문에 보안 성능이 향상 가능하다.
또한, 제2 수신기(130)에서 심볼마다 사용하는 주파수 정보를 파악한다 할지라도 신호의 자리(constellation)가 달라지는 것을 추정할 수 없어서 정상적인 복조를 할 수 없어서 신호대잡음비에 대한 손실이 발생하여 송신기(110)와 수신기(120) 사이에 보안 성능이 향상될 수 있다.
따라서, 본 발명은 다중 안테나를 가지고 있는 송신기에서 정보 전송 대상인 수신기의 위치 또는 채널 정보를 알고 있을 때 심볼 마다 주파수를 달리하여 임의의 주파수로 믹싱(mixing)하여 정보를 전송하고, 이를 통해서 얻을 수 있는 보안 성능(secrecy rate)을 산출하고, 산출된 보안 성능을 이용하여 물리 계층 보안 성능을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 초고주파 무선 통신 시스템에서 도청자에게 유출되는 정보를 최소화하여 보안 성능을 향상시킬 수 있다.
도 2a 내지 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템에서 산출되는 보안 성능(secrecy rate)을 종래 기술에 기반하여 산출되는 보안 성능과 비교하여 설명하는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템에서 반송 주파수를 변경하면서 홀수의 안테나와 짝수의 안테나를 이용하고, 특정 각도에서 산출되는 보안 성능을 종래 기술과 비교하여 설명한다.
도 2a의 그래프(200)를 참고하면, 그래프선(201)은 일반적인 빔포밍(conventional beamforming)을 이용한 보안 성능을 나타내고, 그래프선(202)은 종래기술1에 따른 보안 성능을 나타내며, 그래프선(203)은 본 발명의 초고주파 무선 통신 시스템을 이용한 시뮬레이션 결과를 나타내고, 그래프선(204)은 본 발명의 초구주파 무선 통신 시스템을 이용한 이론(Theoretical) 결과를 나타낼 수 있다.
그래프선(203) 및 그래프선(204)는 송신기의 안테나 수가 65인 경우에 해당될 수 있다.
도 2b의 그래프(210)를 참고하면, 그래프선(211)은 일반적인 빔포밍을 이용한 보안 성능을 나타내고, 그래프선(212)은 종래기술1에 따른 보안 성능을 나타내며, 그래프선(213)은 본 발명의 초고주파 무선 통신 시스템을 이용한 시뮬레이션 결과를 나타내고, 그래프선(214)은 본 발명의 초구주파 무선 통신 시스템을 이용한 이론(Theoretical) 결과를 나타낼 수 있다.
그래프선(213) 및 그래프선(214)는 송신기의 안테나 수가 64인 경우에 해당될 수 있다.
그래프선(203) 및 그래프선(204) 그리고 그래프선(213) 및 그래프선(214)을 살펴보면, 수치 시뮬레이션으로 얻은 비밀 속도가 이론적 유도체와 함께 얻은 것과 완벽하게 일치함을 확인할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따라 달성된 보안 성능이 일반적인 빔포밍과 종래기술1에 따른 보안 성능보다 개선된 것을 확인할 수 있다.
본 발명이 종래 기술1을 능가하는 정보 수신 대상 수신기에 대한 도청 수신기의 각도 위치는 평균 반송파 주파수에 대한 대역폭의 대상이 될 수 있다.
또한, 그래프(200) 및 그래프(210)에서의 관찰에 기초하여, 도청 수신기의 각도 위치에 따라 종래 기술1과 본 발명의 기술을 선택적으로 활용할 수 도 있다.
일반적인 빔 포밍 시스템은 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 변화를 이용한 초고주파 무선 통신 시스템에 비해 제대로 보안 성능이 낮다.
이는 일반적인 빔 포밍 시스템이 도청 수신기의 방향에서 일정한 방사 패턴을 제공하는 반면 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 변화를 이용한 초고주파 무선 통신 시스템은 정보 수신 대상 수신기의 방향을 제외한 모든 방향으로 빔 패턴을 무작위로 만들어 도청 수신기를 방해한다.
이는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 변화를 이용한 초고주파 무선 통신 시스템이 종래기술1에 사용된 안테나의 수와 대조적으로 전송에 사용되기 때문에 반면 본 발명의 일실시예에 따른 주파수 변화를 이용한 초고주파 무선 통신 시스템이 배열 이득(array gain)을 감소시키지 않기 때문이다.
도 3 및 도 4는 도 2a 및 도 2b에서 설명된 종래기술1에 서 안테나의 부분 집합 개수를 변화를 주면서 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템과의 보안 성능을 비교 설명한다.
도 3의 그래프(300)를 참고하면, 그래프선(301)은 종래기술1에서 안테나의 부분 집합 수가 39개인 경우를 나타내고, 그래프선(302)은 종래기술1에서 안테나의 부분 집합 수가 45개인 경우를 나타내며, 그래프선(303)은 종래기술1에서 안테나의 부분 집합 수가 49개인 경우를 나타내며, 그래프선(304)은 종래기술1에서 안테나의 부분 집합 수가 55개인 경우를 나타내며, 그래프선(305)는 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템을 나타낼 수 있다.
그래프(300)의 가로축은 송신기와 도청 수신기가 이루는 각도(θE)의 변화를 나타내고, 세로축은 보안 성능을 나타낸다.
본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템은 송신기의 안테나 수가 65개이고, 정보 전송 대상 수신기의 각도가 60도이며, 최저 주파수와 최고 주파수 사이에서 임의의 주파수로 변화시켜 전송 정보를 포함하는 신호를 정보 전송 대상 수신기로 전송한다.
그래프(300)는 도청 수신기의 상이한 각도(θ)에서 산출되는 보안 성능을 나타낸다.
그래프(300)에 따르면 도청 수신기가 종래기술1에 비해 정보 전송 대상 수신기의 방향에 매우 가까운 경우 본 발명에서는 보안 성능이 열악한 것으로 관찰 할 수 있다.
그러나 각도 차이가 25°이상일 때에는 본 발명에서는 종래 기술1과 유사한 성능을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
도 4의 그래프(400)를 참고하면, 그래프선(401)은 일반적인 빔 포밍 시스템인 경우를 나타내고, 그래프선(402)은 종래기술1에서 안테나의 부분 집합 수가 39개인 경우를 나타내며, 그래프선(403)은 종래기술1에서 안테나의 부분 집합 수가 45개인 경우를 나타내고, 그래프선(404)은 종래기술1에서 안테나의 부분 집합 수가 49개인 경우를 나타내며, 그래프선(405)은 종래기술1에서 안테나의 부분 집합 수가 55개인 경우를 나타내고, 그래프선(406)는 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템을 나타낼 수 있다.
그래프(400)의 가로축은 중심 주파수의 백분율로서의 대역폭의 변화를 나타내고, 세로축은 보안 성능을 나타낸다.
여기서, 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템과 관련하여 도청 수신기의 방향에서 각도는 100°이고, 정보 전송 대상 수신기의 방향에서 각도는 60°이며, 안테나의 수는 65개이다.
그래프(400)에서 대역폭은 중심 주파수(60GHz)의 백분율로 변경되며 각 시나리오에서 안테나 간의 분리 거리인 d = λmax/2 = c/2L을 선택된다.
대역폭이 반송파 주파수의 7%보다 클 때 본 발명의 일실시예 따른 방식이 종래기술1에 따른 방식보다 성능이 우수하다는 것을 확인할 수 있다. 이는 mmWave 및 서브테라헤르츠 주파수에서 실제로 달성할 수 있습니다.
사이드 로브(sidelobe) 방향의 변화로 인해 대역폭의 5% 및 13%에서 보안 성능이 최소화됩니다.
또한, 반송 주파수의 8% 이상으로 대역폭을 증가시키면 여기에서 고려되는 경우(예: θB = 60° 및 θE = 100°)에 대해 보안 성능이 증가하지 않을 수 있다.
상술한 설명에서 종래기술1은 M. E. Eltayeb를 대표저자로 하는 “Enhancing secrecy with multiantenna transmission in millimeter wave vehicular communication systems” 논문에서의 ASM 시스템을 지칭한다.
따라서, 본 발명은 대역폭이 반송파 주파수의 10% 이상이고, 각도 범위가 70% 이상에 대해서 증가된 보안 성능(secrecy rate)을 제공하며, 종래 기술 대비하여 어레이 이득 손실을 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템에서 송신기를 설명하는 도면이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템에서 송신기(500)는 정보 수집부(510), 주파수 제어부(520) 및 보안 성능 산출부(530)를 포함한다.
예를 들어, 초고주파 무선 통신 시스템은 다중 안테나를 이용하는 송신기(500) 및 단일 안테나를 이용하는 복수의 수신기를 포함할 수 있다.
일례로, 정보 수집부(510)는 복수의 수신기 중 정보 전송 대상에 해당하는 제1 수신기의 위치 정보 및 채널 정보 중 적어도 하나의 정보를 수집할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 정보 수집부(510)는 제1 수신기로부터 위치 정보 및 채널 정보를 수신하거나 정보 전송 대상으로 제1 수신기를 지정하면서 관련 정보를 수집할 수 있다.
일례로, 주파수 제어부(520)는 안테나 배열의 방사패턴을 변화시켜 변화된 방사패턴에 기반하여 전송 정보를 전송하도록 수집된 적어도 하나의 정보에 기반하여 전송 정보와 관련된 데이터 심볼 마다 반송 주파수(carrier frequency)를 변경하여 임의의 주파수로 믹싱(mixing)한다.
다시 말해, 주파수 제어부(520)는 반송 주파수를 임의의 주파수로 최저 주파수에서 최고 주파수 사이에서 선택하고, 선택된 주파수에 데이터 심볼을 믹싱하여 전송 정보로 전송한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 주파수 제어부(520)는 데이터 심볼 마다 송신기의 다중 안테나 중 특정 안테나를 선택하고, 선택된 특정 안테나의 프리코딩 가중치를 설정하여 반송 주파수의 최소 주파수와 최대 주파수 사이에서 임의의 주파수를 선택하고, 선택된 임의의 주파수로 반송파 주파수를 변경할 수 있다.
일례로, 주파수 제어부(520)는 프리코딩 가중치를 이용하여 어레이 팩터를 제어하고, 제어된 어레이 팩터에 기반하여 제1 수신기로 전송 정보를 전송할 수 있다.
이에 따라, 제2 수신기에서는 송신기(500)의 송신 파워, 수신 안테나 이득, 제2 수신기의 위치에서의 채널 벡터 및 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터(array factor), 전송 시간 인덱스 및 추가 잡음으로 구성된 신호를 수신하고, 추가 잡음에 따라 신호대잡음비가 하락한다.
본 발명의 일실시예에 따르면 보안 성능 산출부(530)는 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터의 평균 및 분산을 다중 안테나의 개수가 짝수인 경우와 홀수 인경우로 산출하고, 산출된 평균 및 분산을 이용하여 짝수인 경우와 홀수 인경우 각각에 대하여 보안 성능을 산출할 수 있다.
일례로, 보안 성능 산출부(530)는 송신 파워(P), 수신 안테나의 이득(G), 송신 안테나의 수(N), 제1 주파수 범위 관련 변수(S1), 제2 주파수 범위 관련 변수(S2), 상기 제1 수신기와 상기 송신기 사이의 거리(ρ) 및 신호대잡음비 관련 변수(σ)를 이용하여 상기 홀수 인경우에서의 보안 성능을 산출할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 보안 성능 산출부(530)는 송신 파워(P), 수신 안테나의 이득(G), 송신 안테나의 수(N), 제1 주파수 범위 관련 변수(S1), 제3 주파수 범위 관련 변수(S3), 어레이 팩터 관련 변수의 응용 변수(J'), 제1 수신기와 송신기 사이의 거리(ρ) 및 신호대잡음비 관련 변수(σ)를 이용하여 상기 짝수 인경우에서의 보안 성능을 산출할 수 있다.
일례로, 보안 성능 산출부(530)는 수학식 7 내지 수학식 16에 기반하여 송신기가 주파수 변화에 기반하여 정보 전송 대상인 제1 수신기로 정보를 전송할 시에 보안 성능을 산출하고, 산출된 보안 성능이 송신기와 제1 수신기 간의 보안 성능 향상에 활용되도록 지원할 수 있다.
따라서,본 발명은 실제 사용하는 주파수의 대역폭은 유지함에 따라 주파수 자원의 낭비는 없고, 주파수를 변화시킴에 따라 안테나 배열의 방사패턴을 변화시켜 도청자의 신호대잡음비를 열화시킴에 따라 보안 성능을 향상시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법을 명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법이 주파수를 임의로 변경하면서 여러개의 심볼을 전송하는 물리 계층 보안 기법을 예시한다.
도 6을 참고하면, 단계(601)에서 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법은 정보 전송 대상에 해당하는 수신기의 정보를 수집한다.
즉, 초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법은 초고주파 무선 통신 시스템을 구성하는 복수의 수신기 중 정보 전송 대상에 해당하는 제1 수신기의 위치 정보 및 채널 정보 중 적어도 하나의 정보를 수집할 수 있다.
단계(602)에서 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법은 수신기의 정보에 기반하여 데이터 심볼마다 반송 주파수를 변경하여 안테나 배열의 방사 패턴을 변화시킨다.
즉, 초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법은 위치 정보 및 채널 정보 중 적어도 하나의 정보에 기반하여 전송 정보와 관련된 데이터 심볼 마다 반송 주파수를 변경하여 임의의 주파수로 믹싱함에 따라 안테나 배열의 방사패턴을 변화시킬 수 있다.
단계(603)에서 본 발명의 일실시예에 따른 초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법은 변화된 방사패턴에 기반하여 전송 정보를 전송한다.
즉, 초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법은 제1 수신기에게는 잡음이 섞이지 않은 신호로서 전송 정보가 전달되고, 제1 수신기가 아닌 나머지 수신기인 제2 수신기에서는 잡음이 섞이도록 방사 패턴이 주파수 변화에 기반하여 변경됨에 따라 주파수 변화에 따라 변화된 방사패턴에 기반하여 전송 정보를 전송할 수 있다.
따라서, 본 발명은 복수의 송신 안테나를 요구하는 5G 및 6G 통신에서 밀리미터 파장 및 테라헤르츠 대역의 넓은 주파수 자원을 활용하여 도청을 방지하고 선택적으로 정보를 전송할 수 있는 물리계층 보안을 구현할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 영역, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 초고주파 무선 통신 시스템
110: 송신기 120: 제1 수신기
130: 제2 수신기

Claims (18)

  1. 다중 안테나를 이용하는 송신기; 및
    단일 안테나를 이용하는 복수의 수신기를 포함하고,
    상기 송신기는 상기 복수의 수신기 중 정보 전송 대상에 해당하는 제1 수신기의 위치 정보 및 채널 정보 중 적어도 하나의 정보를 수집하고, 상기 수집된 적어도 하나의 정보에 기반하여 전송 정보와 관련된 데이터 심볼 마다 반송 주파수(carrier frequency)를 변경하여 임의의 주파수로 믹싱(mixing)함에 따라 안테나 배열의 방사패턴을 변화시키고, 상기 변화된 방사패턴에 기반하여 상기 전송 정보를 전송하는 것을 특징으로 하는
    초고주파 무선 통신 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 반송 주파수의 최소 주파수와 최대 주파수 사이에서 임의의 주파수를 선택하고, 상기 선택된 임의의 주파수로 상기 반송파 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는
    초고주파 무선 통신 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 데이터 심볼 마다 상기 다중 안테나 중 특정 안테나를 선택하고, 상기 선택된 특정 안테나의 프리코딩 가중치를 설정하여 상기 반송 주파수를 상기 임의의 주파수로 변경하고, 상기 변경된 임의의 주파수에 기반하여 상기 특정 안테나의 방사 패턴이 변경되어 상기 안테나 배열의 방사패턴이 변화되는 것을 특징으로 하는
    초고주파 무선 통신 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 수신기는 제2 수신기 및 상기 제1 수신기를 포함하고,
    상기 제2 수신기는 상기 전송 정보를 도청하는 수신기이며,
    상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기는 서로 다른 위치에 위치하고,
    상기 제1 수신기는 상기 송신기의 송신 파워, 수신 안테나 이득, 상기 제1 수신기의 위치에서의 채널 벡터 및 상기 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터(array factor) 및 전송 시간 인덱스로 구성된 신호를 수신하며,
    상기 제2 수신기는 상기 송신기의 송신 파워, 수신 안테나 이득, 상기 제2 수신기의 위치에서의 채널 벡터 및 상기 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터(array factor), 전송 시간 인덱스 및 추가 잡음으로 구성된 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는
    초고주파 무선 통신 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 제1 수신기의 제1 신호대잡음비(signal to noise ratio, SNR)와 상기 제2 수신기의 제2 신호대잡음비에 기반하여 보안 성능(secrecy rate)을 산출하고,
    상기 보안 성능은 상기 제1 신호대잡음비에 비례하고, 상기 제2 신호대잡음비에 반비례하는 것을 특징으로 하는
    초고주파 무선 통신 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 송신기는 상기 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터의 평균 및 분산을 상기 다중 안테나의 개수가 짝수인 경우와 홀수 인경우로 산출하고, 상기 산출된 평균 및 분산을 이용하여 상기 짝수인 경우와 상기 홀수 인경우 각각에 대하여 보안 성능을 산출하는 것을 특징으로 하는
    초고주파 무선 통신 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 송신기는 송신 파워(P), 수신 안테나의 이득(G), 송신 안테나의 수(N), 제1 주파수 범위 관련 변수(S1), 제2 주파수 범위 관련 변수(S2), 상기 제1 수신기와 상기 송신기 사이의 거리(ρ) 및 신호대잡음비 관련 변수(σ)를 이용하여 상기 홀수 인경우에서의 보안 성능을 산출하는 것을 특징으로 하는
    초고주파 무선 통신 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 송신기는 송신 파워(P), 수신 안테나의 이득(G), 송신 안테나의 수(N), 제1 주파수 범위 관련 변수(S1), 제3 주파수 범위 관련 변수(S3), 어레이 팩터 관련 변수의 응용 변수(J'), 상기 제1 수신기와 상기 송신기 사이의 거리(ρ) 및 신호대잡음비 관련 변수(σ)를 이용하여 상기 짝수 인경우에서의 보안 성능을 산출하는 것을 특징으로 하는
    초고주파 무선 통신 시스템.
  9. 다중 안테나를 이용하는 송신기 및 단일 안테나를 이용하는 복수의 수신기를 포함하는 초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법에 있어서,
    상기 송신기에서, 상기 복수의 수신기 중 정보 전송 대상에 해당하는 제1 수신기의 위치 정보 및 채널 정보 중 적어도 하나의 정보를 수집하는 단계;
    상기 송신기에서, 상기 수집된 적어도 하나의 정보에 기반하여 전송 정보와 관련된 데이터 심볼 마다 반송 주파수(carrier frequency)를 변경하여 임의의 주파수로 믹싱(mixing)함에 따라 안테나 배열의 방사패턴을 변화시키는 단계; 및
    상기 송신기에서, 상기 변화된 방사패턴에 기반하여 상기 전송 정보를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수집된 적어도 하나의 정보에 기반하여 전송 정보와 관련된 데이터 심볼 마다 반송 주파수(carrier frequency)를 변경하여 임의의 주파수로 믹싱(mixing)함에 따라 안테나 배열의 방사패턴을 변화시키는 단계는,
    상기 데이터 심볼 마다 상기 다중 안테나 중 특정 안테나를 선택하고, 상기 선택된 특정 안테나의 프리코딩 가중치를 설정하여 상기 반송 주파수의 최소 주파수와 최대 주파수 사이에서 임의의 주파수를 선택하고, 상기 선택된 임의의 주파수로 상기 반송파 주파수를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 수신기는 제2 수신기 및 상기 제1 수신기를 포함하고,
    상기 제2 수신기는 상기 전송 정보를 도청하는 수신기이며,
    상기 제1 수신기와 상기 제2 수신기는 서로 다른 위치에 위치하고,
    상기 제1 수신기는 상기 송신기의 송신 파워, 수신 안테나 이득, 상기 제1 수신기의 위치에서의 채널 벡터 및 상기 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터(array factor) 및 전송 시간 인덱스로 구성된 신호를 수신하며,
    상기 제2 수신기는 상기 송신기의 송신 파워, 수신 안테나 이득, 상기 제2 수신기의 위치에서의 채널 벡터 및 상기 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터(array factor), 전송 시간 인덱스 및 추가 잡음으로 구성된 신호를 수신하는 것을 특징으로 하는
    초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 송신기에서, 상기 제1 수신기의 제1 신호대잡음비(signal to noise ratio, SNR)와 상기 제2 수신기의 제2 신호대잡음비에 기반하여 보안 성능(secrecy rate)을 산출하는 단계를 더 포함하고,
    상기 보안 성능은 상기 제1 신호대잡음비에 비례하고, 상기 제2 신호대잡음비에 반비례하는 것을 특징으로 하는
    초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 송신기에서, 상기 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터의 평균 및 분산을 상기 다중 안테나의 개수가 짝수인 경우와 홀수 인경우로 산출하고, 상기 산출된 평균 및 분산을 이용하여 상기 짝수인 경우와 상기 홀수 인경우 각각에 대하여 보안 성능을 산출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    초고주파 무선 통신 시스템의 동작 방법.
  14. 다중 안테나를 이용하는 송신기 및 단일 안테나를 이용하는 복수의 수신기를 포함하는 초고주파 무선 통신 시스템의 상기 송신기에 있어서,
    상기 복수의 수신기 중 정보 전송 대상에 해당하는 제1 수신기의 위치 정보 및 채널 정보 중 적어도 하나의 정보를 수집하는 정보 수집부; 및
    상기 수집된 적어도 하나의 정보에 기반하여 전송 정보와 관련된 데이터 심볼 마다 반송 주파수(carrier frequency)를 변경하여 임의의 주파수로 믹싱(mixing)함에 따라 안테나 배열의 방사패턴을 변화시켜 상기 변화된 방사패턴에 기반하여 상기 전송 정보를 전송하는 주파수 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    송신기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 주파수 제어부는 상기 데이터 심볼 마다 상기 다중 안테나 중 특정 안테나를 선택하고, 상기 선택된 특정 안테나의 프리코딩 가중치를 설정하여 상기 반송 주파수의 최소 주파수와 최대 주파수 사이에서 임의의 주파수를 선택하고, 상기 선택된 임의의 주파수로 상기 반송파 주파수를 변경하는 것을 특징으로 하는
    송신기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 프리코딩 가중치와 관련된 어레이 팩터의 평균 및 분산을 상기 다중 안테나의 개수가 짝수인 경우와 홀수 인경우로 산출하고, 상기 산출된 평균 및 분산을 이용하여 상기 짝수인 경우와 상기 홀수 인경우 각각에 대하여 보안 성능을 산출하는 보안 성능 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    송신기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 보안 성능 산출부는 송신 파워(P), 수신 안테나의 이득(G), 송신 안테나의 수(N), 제1 주파수 범위 관련 변수(S1), 제2 주파수 범위 관련 변수(S2), 상기 제1 수신기와 상기 송신기 사이의 거리(ρ) 및 신호대잡음비 관련 변수(σ)를 이용하여 상기 홀수 인경우에서의 보안 성능을 산출하는 것을 특징으로 하는
    송신기.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 보안 성능 산출부는 송신 파워(P), 수신 안테나의 이득(G), 송신 안테나의 수(N), 제1 주파수 범위 관련 변수(S1), 제3 주파수 범위 관련 변수(S3), 어레이 팩터 관련 변수의 응용 변수(J'), 상기 제1 수신기와 상기 송신기 사이의 거리(ρ) 및 신호대잡음비 관련 변수(σ)를 이용하여 상기 짝수 인경우에서의 보안 성능을 산출하는 것을 특징으로 하는
    송신기.
KR1020220058012A 2022-05-11 2022-05-11 주파수 변화에 따른 물리 계층 보안 성능을 확보하는 초고주파 무선 통신 시스템 및 그 동작 방법 KR20230158351A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220058012A KR20230158351A (ko) 2022-05-11 2022-05-11 주파수 변화에 따른 물리 계층 보안 성능을 확보하는 초고주파 무선 통신 시스템 및 그 동작 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220058012A KR20230158351A (ko) 2022-05-11 2022-05-11 주파수 변화에 따른 물리 계층 보안 성능을 확보하는 초고주파 무선 통신 시스템 및 그 동작 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230158351A true KR20230158351A (ko) 2023-11-20

Family

ID=88974181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220058012A KR20230158351A (ko) 2022-05-11 2022-05-11 주파수 변화에 따른 물리 계층 보안 성능을 확보하는 초고주파 무선 통신 시스템 및 그 동작 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230158351A (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102161139B1 (ko) 2016-11-30 2020-09-29 에이브이엑스 안테나 인코포레이티드 네트워크 보안을 위한 능동 안테나 조종
KR20200127042A (ko) 2018-03-27 2020-11-09 삼성전자주식회사 5g 단말기를 위한 무선 프론트-엔드 빔 스위핑 방법
KR20220044507A (ko) 2019-08-16 2022-04-08 에이브이엑스 안테나 인코포레이티드 수신 신호 채널 품질 표시자를 기반으로 하는 송신 신호 채널 품질 표시자 추정 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102161139B1 (ko) 2016-11-30 2020-09-29 에이브이엑스 안테나 인코포레이티드 네트워크 보안을 위한 능동 안테나 조종
KR20200127042A (ko) 2018-03-27 2020-11-09 삼성전자주식회사 5g 단말기를 위한 무선 프론트-엔드 빔 스위핑 방법
KR20220044507A (ko) 2019-08-16 2022-04-08 에이브이엑스 안테나 인코포레이티드 수신 신호 채널 품질 표시자를 기반으로 하는 송신 신호 채널 품질 표시자 추정 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
미국공개특허 제2020/0314791호, "SYSTEM AND METHODS FOR SUPPORT OF SECURE BASE STATION ALMANAC DATA IN A WIRELESS NETWORK"

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Noh et al. Multi-resolution codebook and adaptive beamforming sequence design for millimeter wave beam alignment
EP1843485B1 (en) Multiple-input multiple-output (MIMO) spatial multiplexing system with dynamic antenna beam combination selection capability
Qiu et al. Multi-beam directional modulation synthesis scheme based on frequency diverse array
Xiong et al. Directional modulation using frequency diverse array for secure communications
CN112688758B (zh) 基于随机频率阵列和智能反射面的无线安全传输方法
US20030134664A1 (en) System, Method, and apparatus for improving the performance of space division multiple access and other systems that shape antenna beams by employing postdetection polarimetric beamsteering and utilizing genetic algorithms to synthesize beams
Jung et al. Analog cooperative beamforming with spherically-bound random arrays for physical-layer secure communications
EP4011053A1 (en) Communication devices and methods for secure communication
Qiu et al. Artificial-noise-aided secure transmission for proximal legitimate user and eavesdropper based on frequency diverse arrays
Jung et al. Secrecy rate of analog collaborative beamforming with virtual antenna array following spatial random distributions
Nusenu et al. Green secure communication range-angle focusing quadrature spatial modulation using frequency modulated diverse retrodirective array for mmWave wireless communications
Pellegrini et al. Cryptographically secure radios based on directional modulation
Liu et al. Boosting secret key generation for IRS-assisted symbiotic radio communications
Palaiologos et al. Design of robust LoS MIMO systems with UCAs
You et al. Optimal subset size analysis of randomized analog beamforming using uniform planar arrays in mmWave networks
CN111224702B (zh) 基于拉格朗日乘子的最小正则化发射功率波束成形方法
Shattil et al. Array control systems for multicarrier protocols using a frequency-shifted feedback cavity
Xue et al. Asymmetric subarray structure design for mmWave LoS MIMO communication systems
KR20230158351A (ko) 주파수 변화에 따른 물리 계층 보안 성능을 확보하는 초고주파 무선 통신 시스템 및 그 동작 방법
Molineaux et al. OFDM-based spatial data focusing for high resolution 2-dimensional wireless geocasting
Yang et al. 3D beamforming based on deep learning for secure communication in 5G and beyond wireless networks
Malandrino et al. Eavesdropping with intelligent reflective surfaces: Threats and defense strategies
CN108924078B (zh) 一种基于优选的天线子集方向调制方法
CN109120570B (zh) 一种天线子集方向调制方法
Kwak et al. Random jitter beamforming for point-and-link communications

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal