카오스 통신 시스템은 신호의 비예측성, 광대역성, 비주기성, 구현의 용이성 등의 특징을 가지고 있다. 또한, 카오스 방정식의 초기 조건이 미세하게 변함에 따라 카오스 신호는 전혀 다른 신호가 되기 때문에, 카오스 통신은 초기 조건에 민감하다는 특징을 갖는다. 이런 특징으로 인해 카오스 통신 시스템은 다른 디지털 통신 시스템보다 보안성이 우수하게 평가된다. 하지만 기존 카오스 통신 시스템의 송수신기는 레퍼런스 신호나 잡음에 많은 영향을 받기 때문에, BER(Bit Error Rate) 성능은 다른 디지털 시스템보다 나쁘게 평가된다. 그래서 카오스 통신시스템의 BER 성능 향상과 관련된 연구는 지속적으로 활발하게 이루어지고 있다. 본 논문에서는 BER 성능 향상을 위한 새로운 CDSK(Correlation Delay Shift Keying) 수신기를 제안한다. 그리고 기존 수신기와 제안한 수신기의 BER 성능 비교를 통해서 제안한 수신기의 BER 성능 향상을 평가한다. 하지만 제안하는 수신기를 사용하는 경우 BER 성능은 크게 향상되지만, 기존의 송신기를 사용하면 제안하는 수신기뿐만 아니라, 비록 BER 성능은 안 좋더라도 기존의 수신기로도 정보 신호를 복원할 수 있다. 따라서 제안하는 수신기의 보안성을 향상시키기 위해서는 제안하는 수신기로만 정보 비트를 복원할 수 있는 새로운 CDSK 송신기를 제안한다. 제안하는 송신기를 이용하여 정보 신호를 전송하는 경우에 기존의 수신기로는 정보 신호를 복원할 수 없고, 제안한 수신기를 사용해야 정보 신호를 복원할 수 있다.
카오스 통신 시스템은 신호의 비예측성, 광대역성, 비주기성, 구현의 용이성 등의 특징을 가지고 있다. 또한, 카오스 방정식의 초기 조건이 미세하게 변함에 따라 카오스 신호는 전혀 다른 신호가 되기 때문에, 카오스 통신은 초기 조건에 민감하다는 특징을 갖는다. 이런 특징으로 인해 카오스 통신 시스템은 다른 디지털 통신 시스템보다 보안성이 우수하게 평가된다. 하지만 기존 카오스 통신 시스템의 송수신기는 레퍼런스 신호나 잡음에 많은 영향을 받기 때문에, BER(Bit Error Rate) 성능은 다른 디지털 시스템보다 나쁘게 평가된다. 그래서 카오스 통신시스템의 BER 성능 향상과 관련된 연구는 지속적으로 활발하게 이루어지고 있다. 본 논문에서는 BER 성능 향상을 위한 새로운 CDSK(Correlation Delay Shift Keying) 수신기를 제안한다. 그리고 기존 수신기와 제안한 수신기의 BER 성능 비교를 통해서 제안한 수신기의 BER 성능 향상을 평가한다. 하지만 제안하는 수신기를 사용하는 경우 BER 성능은 크게 향상되지만, 기존의 송신기를 사용하면 제안하는 수신기뿐만 아니라, 비록 BER 성능은 안 좋더라도 기존의 수신기로도 정보 신호를 복원할 수 있다. 따라서 제안하는 수신기의 보안성을 향상시키기 위해서는 제안하는 수신기로만 정보 비트를 복원할 수 있는 새로운 CDSK 송신기를 제안한다. 제안하는 송신기를 이용하여 정보 신호를 전송하는 경우에 기존의 수신기로는 정보 신호를 복원할 수 없고, 제안한 수신기를 사용해야 정보 신호를 복원할 수 있다.
Chaos communication system has characteristics of non-periodic, non-predictability, broadband signal and easy implementation. Also, chaos communication system is sensitive to the initial value, because completely another signal is generated when initial value of chaos equation is changed subtly. By ...
Chaos communication system has characteristics of non-periodic, non-predictability, broadband signal and easy implementation. Also, chaos communication system is sensitive to the initial value, because completely another signal is generated when initial value of chaos equation is changed subtly. By these characteristics, security of chaos communication system is generally evaluated better than other digital communication systems. However, BER(Bit Error Rate) performance is worse than other digital communication systems, because transmitter and receiver of existing chaos communication system are strongly influenced by reference signal and noise. So, studies in order to improve the BER performance of chaos communication system is continuously performed. In this paper, We will propose a new CDSK (Correlation Delay Shift Keying) receiver in order to improve the BER performance. After we compare to the performance of existing receiver and proposed receiver, BER performance of proposed receiver evaluate. A novel receiver has characteristic that BER performance is better than existing receiver. However, if existing transmitter is used, existing receiver is possible to recover information bits even though BER performance is bad. Therefore, we propose a novel CDSK transmitter in order to improve the security of proposed receiver. When information bits are transmitted by using proposed transmitter, existing receiver is impossible to recover information bits, and proposed receiver is possible to recover information bits.
Chaos communication system has characteristics of non-periodic, non-predictability, broadband signal and easy implementation. Also, chaos communication system is sensitive to the initial value, because completely another signal is generated when initial value of chaos equation is changed subtly. By these characteristics, security of chaos communication system is generally evaluated better than other digital communication systems. However, BER(Bit Error Rate) performance is worse than other digital communication systems, because transmitter and receiver of existing chaos communication system are strongly influenced by reference signal and noise. So, studies in order to improve the BER performance of chaos communication system is continuously performed. In this paper, We will propose a new CDSK (Correlation Delay Shift Keying) receiver in order to improve the BER performance. After we compare to the performance of existing receiver and proposed receiver, BER performance of proposed receiver evaluate. A novel receiver has characteristic that BER performance is better than existing receiver. However, if existing transmitter is used, existing receiver is possible to recover information bits even though BER performance is bad. Therefore, we propose a novel CDSK transmitter in order to improve the security of proposed receiver. When information bits are transmitted by using proposed transmitter, existing receiver is impossible to recover information bits, and proposed receiver is possible to recover information bits.
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문제 정의
기존의 수신기 구조는 원하는 신호 이외에 잡음과 같이 더해지는 요인이 많기 때문에, 카오스 통신 시스템의 BER 성능이 나쁘게 평가된다. 따라서 본 논문에서는 새로운 CDSK(Correlation Delay Shift Keying) 수신기 제안한다. 기존 연구에서는 잡음과 같은 요인에 가장 적게 영향을 받는 카오스 맵이나 확산인자 값을 찾는다.
그렇기 때문에 제안하는 수신기는 디지털 통신 시스템의 BER 성능과 비슷한 수준까지 BER 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 논문에서는 제안하는 수신기로만 정보 신호를 복원할 수 있는 새로운 송신기도 제안한다. 기존 송신기를 사용하여 정보 신호를 전송하는 경우, 제안하는 수신기와 기존 수신기 모두 정보 신호를 복원할 수 있다.
본 논문에서는 BER 성능 향상을 위해 새로운 CDSK 수신기를 제안하며, 보안성을 위하여 새로운 CDSK 송신기도 제안한다. 제안한 수신기를 사용하였을 때 BER 성능이 향상되는 것을 알 수 있는데, 이는 원하는 신호 외에 자기 간섭 신호의 영향이 적기 때문이다.
가설 설정
하지만 기존의 송신기를 사용하여 정보 신호를 전송하는 경우, 제안하는 수신기가 우수한 BER 성능을 가지고 있더라도 기존의 수신기로도 정보 신호를 복원할 수 있다는 단점을 가진다. 즉, 제안하는 수신기의 보안성은 좋지 않다는 것이다. 따라서 제안하는 수신기로만 정보 신호를 복원할 수 있고, 기존의 수신기로는 정보 신호를 복원할 수 없는 새로운 송신기가 필요하다.
제안 방법
그림 3을 보면, 기존 수신기와는 다르게 수신 신호와 지연된 카오스 신호를 곱하는 구조로 구성되어 있다. 제안하는 수신기로 정보 신호를 복원하기 위해서는 카오스 신호의 정보와 송신기에서 사용한 지연 시간, 확산 인자 값을 알아야만 정보 신호의 복원이 가능하다.
제안하는 송․수신기의 성능 평가는 AWGN 환경에서 실시한다. 성능 평가시 사용한 카오스 맵은 Logistic Map이며, 확산인자는 100으로 설정하였다.
대상 데이터
제안하는 송․수신기의 성능 평가는 AWGN 환경에서 실시한다. 성능 평가시 사용한 카오스 맵은 Logistic Map이며, 확산인자는 100으로 설정하였다.
이론/모형
그래서 이로 인해 전력 낭비와 도청의 문제점이 발생한다[8]. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 제안된 기법이 CDSK 방식이다. CDSK 방식은 이전 변조 방식의 송신기에 있는 스위치를 가산기로 대체한 시스템이며, 가산기로 대체함으로써 송신된 신호가 결코 반복되지 않는다는 특징을 가진다.
성능/효과
기존 연구에서는 잡음과 같은 요인에 가장 적게 영향을 받는 카오스 맵이나 확산인자 값을 찾는다. 제안하는 수신기는 BER 성능을 나쁘게 하는 근본적인 원인을 줄임으로써 BER 성능을 향상시킨다. 그렇기 때문에 제안하는 수신기는 디지털 통신 시스템의 BER 성능과 비슷한 수준까지 BER 성능을 향상시킬 수 있다.
식 (6)을 보면, 수신 신호와 지연된 카오스 신호를 곱하는 구조에서는 잡음과 같이 더해 지는 요인이 8개의 항에서 2개의 항으로 감소하는 것을 알 수 있다. 따라서 제안하는 수신기를 사용하면 잡음처럼 더해지는 요인을 줄일 수 있기 때문에 BER 성능을 향상시킬 수 있다.
제안하는 수신기의 성능이 좋은 이유는 원하는 신호를 제외한 잡음과 같이 더해지는 요소가 적기 때문이다. 이런 이유로 제안한 수신기를 사용할 경우에 디지털 시스템의 BER 성능과 거의 비슷하게 BER 성능을 향상시킬 수 있다.
그림 7을 보면, 기존 수신기를 사용할 경우, 확산인자가 100일 때 가장 좋은 BER 성능을 가진다. 또한, 확산인자가 커짐에 따라 BER 성능이 좋아지다가 100을 기점으로 저하되는 것을 알 수 있다. 즉, Logistic Map을 사용하며 기존 수신기를 사용할 때는 확산인자 값을 100으로 설정해야 가장 좋은 BER 성능을 얻을 수 있다.
또한, 확산인자가 커짐에 따라 BER 성능이 좋아지다가 100을 기점으로 저하되는 것을 알 수 있다. 즉, Logistic Map을 사용하며 기존 수신기를 사용할 때는 확산인자 값을 100으로 설정해야 가장 좋은 BER 성능을 얻을 수 있다. 확산 인자가 커지면 확산 이득으로 인해 BER 성능이 좋아지게 되지만, 확산 인자가 너무 커지면 간섭의 영향을 많이 받게 되어 BER 성능이 저하된다.
그림 7과 그림 8을 비교해 보면, 기존 수신기를 사용하면 확산인자가 100일 때 가장 좋은 BER 성능을 가진다. 하지만 제안하는 수신기를 사용할 때는 확산인자가 커질수록 BER 성능이 좋아진다
이로 인해, 새로운 송신기가 필요하다. 또한, 제안하는 수신기를 사용때, 새로운 송신기를 사용해도 향상된 BER 성능을 보여야 한다.
제안한 수신기를 사용하였을 때 BER 성능이 향상되는 것을 알 수 있는데, 이는 원하는 신호 외에 자기 간섭 신호의 영향이 적기 때문이다. 기존 수신기를 사용하였을 때, 확산인자 값이 100으로 설정해야 가장 좋은 BER 성능을 가질 수 있지만, 제안한 수신기를 사용한 경우에는 확산인자가 커질수록 BER 성능이 향상된다. 이로 인해 기존의 수신기를 사용하는 경우보다 제안한 수신기를 사용할 경우, 확산인자의 선택폭이 굉장히 넓다.
이로 인해 기존의 수신기를 사용하는 경우보다 제안한 수신기를 사용할 경우, 확산인자의 선택폭이 굉장히 넓다. 또한, 제안하는 수신기의 보안성을 위해 제안한 새로운 송신기를 사용할 경우, 기존 수신기는 정보 신호를 제대로 복원하지 못하지만 제안하는 수신기는 향상된 BER 성능을 보인다. 따라서 제안하는 송신기와 수신기를 사용하는 경우, BER 성능과 보안성을 모두 향상시킬 수 있다.
또한, 제안하는 수신기의 보안성을 위해 제안한 새로운 송신기를 사용할 경우, 기존 수신기는 정보 신호를 제대로 복원하지 못하지만 제안하는 수신기는 향상된 BER 성능을 보인다. 따라서 제안하는 송신기와 수신기를 사용하는 경우, BER 성능과 보안성을 모두 향상시킬 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
카오스 통신 시스템의 특징은?
카오스 통신 시스템은 신호의 비예측성, 광대역성, 비주기성, 구현의 용이성 등의 특징을 가지고 있다. 또한, 카오스 방정식의 초기 조건이 미세하게 변함에 따라 카오스 신호는 전혀 다른 신호가 되기 때문에, 카오스 통신은 초기 조건에 민감하다는 특징을 갖는다. 이런 특징으로 인해 카오스 통신 시스템은 다른 디지털 통신 시스템보다 보안성이 우수하게 평가된다.
기존 카오스 통신 시스템의 단점은?
이런 특징으로 인해 카오스 통신 시스템은 다른 디지털 통신 시스템보다 보안성이 우수하게 평가된다. 하지만 기존 카오스 통신 시스템의 송수신기는 레퍼런스 신호나 잡음에 많은 영향을 받기 때문에, BER(Bit Error Rate) 성능은 다른 디지털 시스템보다 나쁘게 평가된다. 그래서 카오스 통신시스템의 BER 성능 향상과 관련된 연구는 지속적으로 활발하게 이루어지고 있다.
BER 성능 향상을 위한 새로운 CDSK 수신기의 보안성을 향상시키기 위해 제안된 것은?
하지만 제안하는 수신기를 사용하는 경우 BER 성능은 크게 향상되지만, 기존의 송신기를 사용하면 제안하는 수신기뿐만 아니라, 비록 BER 성능은 안 좋더라도 기존의 수신기로도 정보 신호를 복원할 수 있다. 따라서 제안하는 수신기의 보안성을 향상시키기 위해서는 제안하는 수신기로만 정보 비트를 복원할 수 있는 새로운 CDSK 송신기를 제안한다. 제안하는 송신기를 이용하여 정보 신호를 전송하는 경우에 기존의 수신기로는 정보 신호를 복원할 수 없고, 제안한 수신기를 사용해야 정보 신호를 복원할 수 있다.
참고문헌 (10)
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