• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제14권1호
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• pp.422-436
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• 2020

In this paper, we investigate the impact of antenna correlation on secure transmission in a multi-eavesdropper single-input multiple-output (SIMO) system, where the receiver and eavesdroppers are equipped with correlated antennas. Based on the practical passive eavesdropping system, the new closed-form expressions of secrecy outage probability (SOP) and non-zero secrecy capacity probability are derived to explore the effect of antenna correlation on the system with multiple eavesdroppers. To further analyze the secrecy performance of the investigated system, we theoretically derive the expression of asymptotic SOP to clearly show the diversity order and array gain. Finally, Monte Carlo simulations verify the effectiveness of our theoretical results.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제19권3호
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• pp.620-625
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• 2016

In this paper, we offer the secrecy outage probability of the amplify-and-forward (AF) transmission, which consists of one source, one destination, one relay, and one passive eavesdropper. Particularly, we consider that the relay is equipped with multiple antennas while other terminals is utilized with single antenna and apply diversity techniques (for both the reception and the transmission) at the relay to achieve gains in a secrecy outage performance. Additionally, we analyze the exact secrecy outage probability of the proposed systems in a one-integral form. Finally, some numerical examples are given to verify our provided analytical results for different system conditions.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제10권10호
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• pp.5049-5062
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• 2016

This paper analyzes the secrecy performance of an amplify-and-forward (AF) relay network, where a multi-antenna eavesdropper attempts to overhear the transmitted message from a multi-antenna source to a multi-antenna destination with a single antenna relay. Firstly, we derive the approximate analytical expressions for the secrecy outage probability (SOP) and average secrecy rate (ASR) of the relay network. Then, asymptotic expressions of SOP and ASR at high main-to-eavesdropper ratio (MER) are also provided to reveal the diversity gain of the secure communication. Finally, numerical results are given to verify the theoretical analysis and show the effect of the number of antennas in the considered relay network.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제13권4호
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• pp.1904-1921
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• 2019

In this paper, we investigate the problem of secure communications in multiple-input-multiple-output interference networks from the perspective of physical layer security. Specifically, the legitimate transmitter-receiver pairs are divided into different categories of active and inactive. To enhance the security performances of active pairs, inactive pairs serve as cooperative jammers and broadcast artificial noises to interfere with the eavesdropper. Besides, active pairs improve their own security by using joint transceivers. The encoding of active pairs and inactive pairs are designed by maximizing the difference of mean-squared errors between active pairs and the eavesdropper. In detail, the transmit precoder matrices of active pairs and inactive pairs are solved according to game theory and linear programming respectively. Experimental results show that the proposed algorithm has fast convergence speed, and the security performances in different scenarios are effectively improved.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2019년도 춘계학술대회
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• pp.286-287
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• 2019

In this paper, we consider an amplify-and-forward (AF) full duplex (FD) massive-antenna relay (or base station) aiding communication between K single-antenna source and destination pairs whose transmissions are overheard by one single-antenna eavesdropper. Maximum ratio combining (MRC) and maximum ratio transmission (MRT) processing is employed at the relay. The secrecy performance of the system is then derived with both relay and destination being equipped with low resolution analog-to-digital converters (ADCs). The results show the detrimental effect of the eavesdropper's presence on the sum rate of the system.

• 한국통신학회논문지
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• 제41권11호
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• pp.1341-1348
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• 2016

본 논문은 합법적 수신자와 불법적인 도청자가 함께 존재하는 Wire-Tap 채널 모델 하에서 HT-STBC (Hadamard Transformed-Space Time Block Codes)와 인위적 잡음 (Artificial Noise)을 이용한 보안 성능 향상 방법을 제안한다. 기존의 STBC와 인위적 잡음을 이용한 방법은 QPSK 이상의 변조 방식을 사용했을 때 수신자와 도청자 사이의 BER (Bit Error Rate) 차이가 제한적으로 증가하는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 Hadamard 변환과 STBC를 결합한 HT-STBC와 인위적 잡음을 이용하여 수신자의 BER을 기존 방법보다 감소시키고 수신자와 도청자 사이의 BER 차이 또한 증가함을 모의실험을 통해 입증하였다. 모의실험 결과, 본 논문에서 제안한 방법을 이용하면 기존의 STBC와 인위적 잡음을 이용한 방법에 비하여 약 3dB의 성능이 향상됨을 확인하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.71-75
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• 2018

본 논문에서는 복호 후 재전송 기반의 중계기 시스템에서 재머를 사용했을 때의 보안 불능 확률을 연구한다. 물리 계층에서 보안 용량을 증가시키기 위해서 선택되지 않은 중계기들 중에서 재머를 선택하여 의도적인 잡음을 발생시키도록 할 수 있다. 재머에 의한 잡음은 수신자와 도청자에서 동일하게 간섭으로 작용하지만 송신자-도청자 링크 간의 채널 품질을 송시자-수신자 링크의 채널보다 더 악화 시키는 최적의 재머를 선택하여 물리 계층 보안을 강화할 수 있다. 본 논문에서는 재머의 유무에 따른 보안 불능 확률의 이론적인 식을 계산하고, 그 식이 타당한지 증명하기 위하여 이론값과 모의실험을 통한 실험값을 비교해 본다.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제7권6호
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• pp.1418-1432
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• 2013

This paper studies the problem of secure information exchange between two sources via multiple relays in the presence of an eavesdropper. To this end, we propose a relay beamforming scheme, i.e., relay beamforming with artificial noise (RBwA), where the relay beamforming vector and the artificial noise vector are jointly designed to maintain the received signal-to-interference-ratio (SINR) at the two sources over a predefined Quality of Service (QoS) threshold while limiting the received SINR at the eavesdropper under a predefined secure threshold. For comparison, the relay beamforming without artificial noise (RBoA) is also considered. We formulate two optimization problems for the two schemes, where our goal is to seek the optimal beamforming vector to minimize the total power consumed by relay nodes such that the secrecy of the information exchange between the two sources can be protected. Since both optimization problems are nonconvex, we solve them by semidefinite program (SDP) relaxation theory. Simulation results show that, via beamforming design, physical layer secrecy of two-way relay networks can be greatly improved and our proposed RBwA outperforms the RBoA in terms of both low power consumption and low infeasibility rate.

• 한국통신학회논문지
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• 제39B권11호
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• pp.803-809
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• 2014

본 논문에서는 면허 사용자와 감청 사용자가 존재하는 인지무선 네트워크에서 릴레이 선택 기능을 이용한 물리 계층 보안 시스템을 제안하고 성능을 분석한다. 먼저 감청에 대한 보안성 확보를 위해 수신기 측에서의 채널 정보를 이용하는 기회적 최적 릴레이 선택 방법과 다중 안테나 다이버지시티를 이용하는 시스템을 제안한다. 이러한 시스템에서 인지무선 네트워크의 보안 outage 확률을 정의하고 수학적으로 정확한 확률 식을 유도한다. 아울러 송신전력에 제한이 없는 경우에 대한 점근적 outage 확률을 구한다. 수치 해석 결과를 제시함으로써 유도한 확률식의 정확성을 검증한다.

• 한국정보보호학회:학술대회논문집
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• 한국정보보호학회 2006년도 하계학술대회
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• pp.778-783
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• 2006

최근 센서 네트워크 분야를 비롯해 네트워크 분야에서 내용 보호, 인증뿐만 아니라 Source의 위치 프라이비시와 관련하여 많은 연구가 이루어지고 있다. 특히 센서 네트워크에서의 Source 위치는 실제 센서의 지리적 위치이기 때문에 Source의 위치를 노출하지 않는 것이 매우 중요하다. 그리고 인터넷과 Ad-Hoc 네트워크에서 익명성(Anonymity)을 제공하기 위한 기법들이 많이 제안되었지만, 이러한 기법들은 센서 네트워크에 적합하지 않기 때문에 센서 네트워크의 특성에 맞는 익명성 제공 요법이 요구되고 있다. 본 논문에서는 Source의 익명성과 관련해 센서네트워크에서 나타날 수 있는 Eavesdropper의 유형을 정의하고, 이러한 Eavesdropper의 유형에 따라 Source의 익명성을 제공할 수 있는 방법을 제안하였다. 그리고 제안한 방법이 얼마만큼의 익명성을 제공하는가를 정량화하기 위해 엔트로피(Entropy) 성질을 이용해 수학적으로 분석하였다. 그 결과, 제안하는 방법이 보다 높은 익명성을 제공하고, 센서의 전송 거리가 Source의 익명성 제공에 있어 매우 중요한 요소임을 확인하였다.