Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering (한국정보통신학회논문지)

The Korea Institute of Information and Commucation Engineering (한국정보통신학회)
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Secrecy Enhancement via Artificial Noise with Protected Zones of Transmitter and Receiver

인공 잡음 및 송수신기 보호 구역을 활용한 보안 성능 향상

  • Chae, Seong Ho (School of Electrical Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology)
  • Received : 2016.01.28
  • Accepted : 2016.02.25
  • Published : 2016.03.31
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Abstract

The network interference gives positive and negative effects to security and QoS simultaneously by disturbing the decoding of receiver and eavesdropper. The transmission of artificial noise enables to indirectly control these contradicting effects. This paper proposed the secrecy enhancement technique via artificial noise with protected zones of transmitter and receiver and investigated its gain by using stochastic geometry. For given arbitrary artificial noise power ratio, we first analyzed connection outage probability and secrecy outage probability for four different scenarios (separated, overlapped, included secrecy protected zones- type A, B) according to distance and size of protected zones of the transmitter and receiver. We then derive the secrecy transmission rate and find the optimal artificial noise power ratio to maximize it. Finally, with numerical examples, we investigate the effects of the system parameters such as size of protected zones of transmitter and receiver on the optimal artificial noise power ratio.

네트워크 간섭은 수신기 및 도청기의 디코딩을 방해함에 따라, 보안 및 서비스 품질에 긍정 및 부정적 영향을 동시에 미친다. 인공 잡음의 전송은 이러한 네트워크 간섭의 상충되는 영향을 간접적으로 제어 가능하게 한다. 본 논문은 송수신기 보안 보호 구역 및 인공 잡음 전송을 활용한 보안 성능 향상 기법을 제안하고, 확률 기하 이론을 통해 성능 이득을 분석한다. 먼저, 송수신기 사이 거리, 송수신기 보호 구역 크기에 따른 서로 다른 4가지 시나리오에 대해, 임의의 인공 잡음 전송에 대한 연결 실패 확률과 보안 실패 확률을 분석한다. 다음으로, 보안 전송율을 분석하고, 이의 최대화를 위한 최적 인공 잡음 전송 전력비를 찾는다. 마지막으로, 시뮬레이션을 통해, 보호 구역 크기와 같은 다양한 시스템 파라미터들의 최적 인공 잡음 전송 전력비에 대한 영향을 살펴본다.

Keywords

References

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