무선통신시스템에서 재밍신호를 활용한 보안 전송률 최대화 기법 설계

• 프로젝트명 : 무선통신시스템에서 재밍신호를 활용한 보안 전송률 최대화 기법 설계
• 프로젝트 수행기간 : 2024.03.06 ~ 2024.06.05
• 참여인원 : 2인
• 역할 :
  1. 프로젝트 진행 방향 설계
  2. 초기 위치 설정 및 가정 설정
  3. 재밍 효과 / 비효과 지역 파트 설계

• 진행 과정

            1.  위치 설정
▶  송신자(Alice)와 수신자(Bob) 그리고 재머 1,2의 위치를 2차원 공간상에 가정한다. 하지만 도청자(Eve)의 위치는 알 수 없으므로 모든 공간상에 같은 확률로 존재한다고 가정하였다. 또한 도청자는 송신자, 재머1,2 , 수신자 위치에는 존재하지 못한다고 가정했다.

 

            2. 채널 계수 설정 

▶  여기서 무선 채널은 프리스 모을 기반으로 설정해주었다. 프리스 모델(Friss model)은 무선 통신 시스템에서 전파 전파 손실을 예측하는 데 사용되는 모델이다. 이 프로젝트에선 실제 건물이나 온도변화를 고려할 수 없기 때문에 이 모델을 사용했다. 

randn 함수는 평균이 0이고 표준편차가 1인 정규분포

▶ randn함수에 의해 출력된 값이 매순간 바뀌므로 5000번 반복해 출력된 결과 사용 

             3. 수신자와 도청자가 수신한 신호 

수신자가 수신한 신호

도청자가 수신한 신호

             4. 재머1,2에 전력 할당 

             5. 채널 용량 설정

수신자의 채널 용량

도청자의 채널 용량

 

              6. 보안전송률 계산

 

 

              7. 도청자의 위치에 따른 보안전송률 최댓값을 찾기

이브의 위치가 (3,3)일때 보안전송률의 평균

 

▶ 그러므로 재머1의 전력이 10이고 재머2의 전력이 0 일때 보안 전송률이 최대가 되는것을 확인할 수 있다.

 

                8. 도청자의 위치에 따른 보안전송률 최댓값을 찾기

               9. 재밍 효과& 비효과 지역 구분 

▶ 도청자가 송신자로부터 일정 거리 이상 위치한 경우 또는 도청자가 송신자로부터 너무 가까이 위치한 경우에는 재머들에게 전력을 할당하지 않았을 때가 보안 전송률이 최대를 달성했고, 이 위치들은 ‘재밍 비효과지역’으로 구분하였다.

 

▶ 재밍 효과 지역 : 재머1,2에 전력을 할당하였을 때 보안전송률이 최대가 나타나는 지역

 

 

• 프로젝트 성과 

 

▶ 재밍 효과 지역에서 Eve의 위치가 재머와 가까운 경우에도 보안 전송률이 높게 나타난 것을 확인할 수 있다.

 

▶  재밍 효과지역과 비효과지역을 구분하지 않았을 경우의 보안 전송률을 나타낸 것으로, 도청자 Eve와 수신자 Alice와의 거리에 비례하는 것이 확인되었다.

 

• 배운 점

▶  본 연구를 통해 도청자의 위치에 따른 재밍 효과지역과 비효과지역을 구분하였고, 협력 재밍 기법이 오히려 특정 범위 밖에서는 높은 보안 전송률을 달성하는 데에 도움이 되지 않는다는 결과를 도출해낼 수 있었다.