지연 채널 정보를 고려한 시간 전환 기반 릴레이 프로토콜의 보안 성능 분석 및 개선 방안 (Secrecy Performance Analysis and Enhancement Scheme for Time Switching-Based Relaying Protocol under Outdated Channel State Information)

서지정보

· 발행기관 : 한국통신학회
· 수록지 정보 : 한국통신학회논문지 / 44권 / 4호 / 678 ~ 684페이지
· 저자명 : 임진택, 이기송, 나인호

초록

본 논문에서는 무선 채널의 시변 특성을 반영한 보안 릴레이 프로토콜을 제시한다. 전달원은 전원의 수명 연장을 위해 시간 전환 기법을 이용하여 주변의 RF 신호들로부터 에너지를 하베스팅 한다. 전달원은 정보의 전달을도와주지만, 수신원의 정보 열람은 허용되지 않은 비신뢰적인 전달원으로 가정한다. 따라서, 수신원은 송신원이 전달원으로 정보신호를 전송할 때 이를 저해하는 방해 신호를 전송한다. 수신원은 전달원으로부터 신호를 전달 받으면 자가 방해신호를 제거하여 송신원의 신호를 해석한다. 하지만 채널 시변 특성에 의하여 수신원이 방해신호를전송할 때의 채널과 수신원이 전달원으로부터 신호를 수신할 때의 채널 정보에는 시간 지연에 의한 오차가 존재하며, 이러한 지연 채널 정보 하에서는 방해신호가 완벽히 제거될 수 없다. 잔류 방해 신호가 존재하는 상황에서주요 보안 성능 지표인 아웃티지 확률과 에르고딕 보안 전송률을 유도하고, 이를 최적화 할 수 있는 방해 신호비율 및 시간 전환 비율을 도출한다. 시뮬레이션을 통하여 제안하는 방법이 기존 방안에 비해 우월한 성능을 달성함을 보인다.

영어초록

In this paper, we propose a secure relaying protocol to reflect time-varying nature of wireless channel. In order to extend the lifetime of the battery in the relay, the relay harvests the energy from surrounding RF signals by using a time switching method. The relay is also assumed to be an untrusted relay, which assists in the transmission of the source’s information but does not allow the reading of it. Therefore, the destination transmits the jamming signal when the source sends the information signal to the relay. The destination decodes the signal from the relay after the jamming signal cancellation. However, there is a time difference between the channel when the jamming signal is transmitted by the destination and the channel when the relay transmits the signal to the destination, then it causes the residual jamming signal at the destination after the cancellation process. In the presence of the residual jamming signal, we derive the outage probability and the ergodic secrecy rate, which are key indicators of secure communication performance, and obtain the optimal jamming power ratio and the optimal time switching ratio. Simulation shows that the proposed scheme is superior to the conventional scheme.

참고자료

· 없음