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시공간 블록 코딩에 적용가능한 간단한 암호화 기법
A Simple Encryption Technology for Space-Time Block Coding 원문보기

한국산업정보학회논문지 = Journal of the Korea Industrial Information Systems Research, v.23 no.5, 2018년, pp.1 - 8  

정혁구 (한밭대학교 정보통신공학과)

초록
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본 논문은 시공간 블록 코딩 알고리즘을 위한 간단한 암호화 기법을 제안한다. 시공간 블록 코딩 알고리즘은 데이터를 전송하는데 두 개의 안테나를 사용하며, 전송 데이터는 원래의 데이터와 수신기에서 결합하기 위하여 변형된 데이터로 구성된다. 이러한 종류의 두 개의 송신 안테나 데이터는 각각 상대방의 안테나와 교환되어 전송될 수 있으며, 이러한 방법은 간단한 암호화 알고리즘으로 사용될 수 있다. 암호화 시간 제어 정보는 송신기와 수신기 사이에서 미리 공유되어야 한다. 제안된 구조는 암호화 알고리즘이 없는 경우와 비교하여 성능이 향상됨을 제시하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes a simple encryption technology for space-time block coding algorithm. Space-time block coding algorithm uses two antennas in transmitting data which consists of original data and transformed data for the purpose of combining in the receiver. This kind of two transmission antenna ...

주제어

#공간   #시간   #시공간 블록 코드   #스위치   #암호화  

표/그림 (4)

AI 본문요약
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문제 정의

  • ‘Fig’ 3의 (a)는 변조 수준이 QPSK인 경우이고, (b)는 변조 수준이 16 QAM인 경우이고, (c)는 변조 수준이 64 QAM인 경우의 모의 실험 결과이다. 그 결과에 함께 도시된 SISO[ml2,4,6]-analytic은 송신 안테나 1, 수신 안테나 1인 경우의 수학적인 성능을 그린 것이며, 또한 2x1[ml2,4,6]-analytic은 송신 안테나 2, 수신 안테나 1인 경우의 수학적인 성능을 그린 것으로서 모의실험한 결과가 맞는 것인지를 비교 분석하기 위한 것이다.
  • 본 논문은 시공간 상에 존재하는 송신 안테나들의 송신 데이터들 간의 간단한 스위칭으로 그 스위칭 정보를 모르는 일반 수신기에서는 암호화 효과를 발생하는 간단한 공간 스위칭 알고리즘을 제안하고자 한다. 보통 시공간 블록 코딩 알고리즘은 두 개의 안테나에 데이터를 송신하는데, 첫 번째 안테나에는 원래의 신호 그대로 전송하고, 다른 두 번째 안테나에는 첫 번째 안테나의 신호를 변형하여 수신기에서 결합 가능하도록 구성한 데이터를 만들어 송신한다.
  • 이 논문은 종래의 시공간 블록코딩에 적용되는 소스 인코딩후 송신되는 안테나 신호를 바꿈으로 채널 추정의 변화를 초래하여 간단하게 암호화하는 방법을 제안하였다. 제안하는 알고리즘의 확장성은 직교 주파수 분할 다중화 알고리즘의 블록 단위 신호에만 적용가능한 것이 아니라 블록 단위가 아닌 데이터 심볼 단위의 구성에도 가능할 것으로 예상되며, 제안하는 알고리즘은 데이터 전송 전에 스위칭 시간 정보를 미리 송수신기가 알도록 함으로써 간단한 정보 교환만으로 이 정보를 모르는 일반 수신기가 정상적인 데이터 수신이 어렵도록 구성할 수 있다는 것을 모의 실험결과로서 제시하였으며, 무선 랜, 블루투스 등 비허가 대역을 사용하는 송신 다이버시티를 사용하는 통신 시스템에 큰 비용을 들이지 않는 간단한 방법으로 암호화가 가능한 방법을 제안한다.

가설 설정

  • 송수신기내의 에프에프티(FFT) 그리고 역에프에프티(IFFT) 블록의 크기는 64로 하고 도플러 주파수 fd=50[Hz]로 가정한다. 또한 HiperLAN/2 채널 A를 모의 실험 환경으로 사용하였으며, 채널 상태 정보는 완벽하게 알고 있으며, 시공간 블록 코딩 직교 주파수 분할 다중화 알고리즘에서 가정한 바와 같이 인접한 두 개의 직교 주파수 분할 다중화 심볼간의 같은 위치의 부반송파의 채널은 거의 동일하다고 가정하였다.
  • 이 장에서는 본 논문에서 제안하고자 하는 시공간 블록 코딩 시스템에 적용 가능한 공간 스위칭 암호화 알고리즘을 설명하고자 한다. 먼저 2장에서 설명한 시공간 블록 코딩 알고리즘과 변형된 시공간 블록 코딩 알고리즘을 하이브리드하게 전송하기 위한 시간 정보를 관장하는 암호화 시간 제어(Encryption Timing Control) 블록의 신호를 다음과 같이 가정하자.
  • 송신기에서는 80 개의 심볼들(데이터 페이로드는 64, 보호구간은 16 데이터 심볼)마다 그룹으로 묶어서 전송한다. 송수신기내의 에프에프티(FFT) 그리고 역에프에프티(IFFT) 블록의 크기는 64로 하고 도플러 주파수 fd=50[Hz]로 가정한다. 또한 HiperLAN/2 채널 A를 모의 실험 환경으로 사용하였으며, 채널 상태 정보는 완벽하게 알고 있으며, 시공간 블록 코딩 직교 주파수 분할 다중화 알고리즘에서 가정한 바와 같이 인접한 두 개의 직교 주파수 분할 다중화 심볼간의 같은 위치의 부반송파의 채널은 거의 동일하다고 가정하였다.
  • 와 같이 데이터를 전송하게 된다. 여기에서, 가로축은 시간이고 세로축은 송신 안테나를 의미하며, t1시간에는 #과 S1를 송신하고 t2시간에는 #과 S2를 송신하는데, 그 때의 채널 값은 각각 H1과 H2로 가정한다. 즉 t1시간과 t2시간에 채널 데이터 값의 변화는 없다고 가정한다.
  • 여기에서, 가로축은 시간이고 세로축은 송신 안테나를 의미하며, t1시간에는 S1과 #를 송신하고 t2시간에는 S2과 #를 송신하는데, 그 때의 주파수 영역 채널 값은 각각 H1과 H2로 가정한다. 즉 t1시간과 t2시간에 채널 데이터 값의 변화는 없다고 가정한다.
  • 로 가정한다. 즉 t1시간과 t2시간에 채널 데이터 값의 변화는 없다고 가정한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
암호화 시간 제어 정보의 선행사항은? 이러한 종류의 두 개의 송신 안테나 데이터는 각각 상대방의 안테나와 교환되어 전송될 수 있으며, 이러한 방법은 간단한 암호화 알고리즘으로 사용될 수 있다. 암호화 시간 제어 정보는 송신기와 수신기 사이에서 미리 공유되어야 한다. 제안된 구조는 암호화 알고리즘이 없는 경우와 비교하여 성능이 향상됨을 제시하였다.
직교 주파수 분할 다중화 시스템에 적용한 공간 스위칭 암호화 시공간 블록 코딩 알고리즘의 특징은? 2는 제안하는 알고리즘인 직교 주파수 분할 다중화 시스템에 적용한 공간 스위칭 암호화 시공간 블록 코딩 알고리즘의 블록도를 보인다. 제안하는 알고리즘에는 종래의 시공간 블록 코딩 알고리즘과 변형된 시공간 블록 코딩 알고리즘이 존재하며, 두 알고리즘간의 스위칭을 관장하는 암호화 시간 제어 블록이 있는 것이 특징이다.
직교 주파수 분할 다중화란? 직교 주파수 분할 다중화 (OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 단일 송수신 안테나 환경인 IEEE802.11a 및 다중 송수신 안테나 환경인 IEEE802.11n[1-4]를 비롯한 무선 랜 응용의 경우에 매우 효과적인 변조 방식으로 알려져 있으며, 직교 주파수 분할 다중화에 선택적 결합과 또한 최대율 수신 결합(MRRC : Maximum Ratio Receive Combining)[5]을 조합한 기술등이 단일 송수신 안테나 환경을 가정하여 개발되어 왔다. 특히 송신 안테나 수가 증가하는 상황에서도 수신 안테나가 증가하는 상황에서 얻을 수 있는 최대율 수신 결합 이득을 얻고자 하는 기술로서 Alamouti는 시공간 블록 코드(STBC : Space-Time Block Code)[6]를 제안하였으며, 이것을 블록의 형태로 처리하는 직교 주파수 분할 다중화에 활용하는 연구들이 있었으며, 이것을 Al-Dhahir[7]는 단일 반송파 시스템 중에서 주파수 영역 등화기를 사용하는 단일 반송파 주파수 영역 등화기 등에서 활용 연구결과를 제시하였다.
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