다중 송신 안테나 빔포밍 기반 물리계층보안기법의 USRP 테스트베드 구현 및 실 환경 성능 검증 연구 (USRP Testbed Implementation and Performance Evaluation in Real Environment for Multi-antenna Beamforming Schemes in Physical Layer Security)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 55권 / 12호 / 3 ~ 12페이지
· 저자명 : 천수경, 백승환, 정창규, 송창익

초록

최근 5G 및 IoT 시장의 활성화에 따른 무선통신환경 서비스의 다양화로 인해 보다 높은 보안 수준이 필요하게 되었다. 하지만 아직까지 무선통신시스템은 도청자의 계산 복잡도에 의존하는 기존의 암호학적 키 기반의 보안에 의존하고 있어 악의적인 도청 위협에 취약하다. 암호학적 키 기반의 보안시스템의 취약점을 극복하고 보다 높은 수준의 보안을 얻기 위해, 최근 물리계층보안 기법에 관한 관심이 증가하고 있다. 그중에서도 특히 다중안테나를 이용한 빔 형성 기술을 통해 물리계층에서 도청자의 신호 수신을 원천적으로 방해하는 기술들이 실용적인 관점에서 유용하다. 하지만 그럼에도 불구하고 아직까지 대부분의 연구는 이론적인 성능분석에만 국한되어 왔다. 본 논문에서는 도청자의 채널 기반 영공간 빔포밍 기술과 수신자 채널 기반의 인공잡음 빔포밍 기술에 대하여, LabVIEW 소프트웨어와 USRP 장비를 이용하여 실제 무선 채널환경에서 테스트베드를 구축하고 성능검증을 수행한 결과를 소개한다. 본 연구결과를 통해 우리는 다중안테나 기반 물리계층보안시스템들이 실제 통신시스템에 적용될 수 있는 가능성을 확인한다.

영어초록

Recently, as the 5G and IoT markets have been activated, wireless communication services have necessitated higher a security level. However, current communication systems are still dependent on the existing cryptographic key based security that relies on the computational complexity of the eavesdropper, which makes wireless systems vulnerable to malicious eavesdropping threats. In order to improve the security of cryptographic key based methods and obtain the higher level of security, several physical layer security techniques have been developed. Among them, secure beamforming methods based on multiple transmit antennas are useful in practice, which impede the eavesdropper’s signal reception in the physical layer. Nonetheless, most studies have yet to be limited to theoretical performance analyses. In this paper, we construct a testbed using the LabVIEW software and USRP to evaluate the performance in real radio channel environment. The results of this study confirm the possibility that multi-antenna based physical layer security systems can be applied to actual communication systems.

참고자료

· 없음