최근 이동 단말의 급격한 증가와 함께 통신망 구축의 용이성, 단말의 자유로운 이동성 및 세션의 연속성, 유선에 비견되는 데이터 전송 대역폭 등을 제공하는 무선통신 기술에 대한 수요가 급증하고 있다. 그러나 이러한 무선 통신은 신호전달 특성상 도청이나 DOS 공격, 세션 하이재킹, 재밍 등과 같은 악의적 무선 사이버 공격에 취약하다는 단점을 갖는다. 이와 같은 무선 사이버 공격을 막는 다양한 방법 중 최근 많은 연구가 이루어지고 있는 MTD(Moving Target Defense) 기술은 시스템이 공격 받을 수 있는 요소들을 지속적으로 변경시킴으로써 방어 시스템의 보안 능력을 향상시키는 기법이다. 본 논문에서는 자가 방어 및 복원력이 있는 무선 통신 시스템 구축을 위해 변복조 방법, 동작 주파수, 전송 패킷 길이 등을 동적으로 변화시키는 MTD 기법이 적용된 SDR(Software Defined Radio) 무선통신 테스트베드를 개발하고, 악의적 사용자의 공격 성공률에 대한 성능분석 수식을 제안하고, 시뮬레이션을 통해 성능분석 결과의 타당성을 검증하였다.
재구성(reconfiguration) 기능을 갖춘 SDR(Software Defined Radio) 시스템이 가져야할 소프트웨어 아키텍처와 컴포넌트들 사이에 필요한 프로토콜에 대한 분석을 수행하고 기능 구현을 위한 시스템 설계 내용을 제시한다. 이를 위해 SDR의 기술동향을 분석하고, SDR 시스템을 구축하기 위한 모델을 임베디드 시스템 (Imbedded System)에 입각하여 설계하였다. SDR 시스템 아키텍처는 하드웨어, 운영체제, 미들웨어, 서비스 객체, 응용 계층으로 이루어지는 5계층 구조를 제시한다. SDR 시스템은 리눅스 운영체제 기반에서 구축하였으며, SDR의 주요 특징인 확장성 (scalability)과 재구성 기능이 상호보완적이 되도록 하였다. 5계층 구조에서 SDR의 핵심 기능인 소프트웨어 다운로드 (Software Download) 기능을 구현하기 위한 프로토콜 및 객체의 상태천이도를 수용하는 소프트웨어 설계 내용을 제시한다.
Journal of electromagnetic engineering and science
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제18권1호
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pp.58-62
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2018
In this study, we propose a software-defined radio-based frequency interference emulator in the space-time domain. This emulator can easily model actual interference environments because of the versatile programming capability of the universal software radio peripheral and LabVIEW. As an example of an interfering network using the contention-based multiple access scheme in the time domain, we emulate a coordinated Wi-Fi network that consists of one access point and two Wi-Fi nodes. Results show that our emulator can successfully model multiple interfering signals in the Wi-Fi network and easily adjust various space-time domain parameters.
차세대 통신기술인 Software-Defined Radio (SDR)시스템은 단일 하드웨어 플랫폼에 소프트웨어 변경만으로 다양한 통신표준을 수용할 수 있는 시스템이다. 시스템의 융통성(flexibility)과 적응성(adaptability)을 위하여 RF와 관련된 하드웨어의 최소화가 필요하며, 이를 위해 ADC를 사용으로 기저대역(baseband) 또는 낮은 IF단으로 직접하향 변환(downconversion)을 할 수 있는 bandpass sampling 기법이 필수적이다. 이 논문에서는 complex bandpass sampling 방식을 이용하여 두 가지의 통신 표준이 한 시스템에서 동시에 직접 하향 변환하는 새로운 방법을 제안하였다. 이에 따른 sampling 가능 영역, 보호대역(guard-band)을 고려한 sampling 가능 최소 주파수 그리고 이동된 신호의 위치를 구하는 수식들을 유도한 뒤 그래프를 통해 비교 분석하였다. 또한 제안한 sampling방식이 모의실험을 통해 기존에 제안되었던 real bandpass sampling방식보다 SDR시스템에 더욱 적합하다는 것을 입증하였다.
In this study, Software Defined Radio (SDR) technology-based digital filterbank architecture applicable to a multiple-channel processing system such as a wireless mobile communication system using Code Division Multiple Access (CDMA) technology is proposed. The technique includes a micro-processor to redesign Finite Impulse Response (FIR) filter coefficients according to specific system information and to download the filter coefficients to one digital Band Pass Filter (BPF) to reconfigure another system. The feasibility of the algorithm is verified by computer simulation and by implementing a multiple-channel signal generator that is reconfigurable to other system profiles, including those of a Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) system and a CDMA system.
본 논문에서는 SDR (Software Defined Radio)시스템을 위한 디지털 IF (Intermediate Frequency)수신기를 구현하였다[1][2]. 구현된 수신기의 하드웨어 구조는 AD변환부, PDC(Programmable Down Converter)부, DSP (Digital Signal Processing)부분으로 이루어졌다. AD변환부는 Analog Devices사의 AD6644를 이용하여 아날로그 신호를14bit의 디지털 신호로 변환된다. PDC부분은 Intersil사의 HSP 50214B를 이용하여 14bit 샘플 된 IF(Intermediate Frequency)입력을 혼합기와 NCO(Numerically Controlled Oscillator)에 의해 기저대역으로 다운 시키는 역할을 한다. PDC는 CIC (Cascaded Integrator Comb)필터, Halfband 필터 그리고 프로그램할 수 있는 FIR필터로 구성되어 있다. 그리고 PDC부분을 제어하고 PDC부분에서 처리할 수 없는 캐리어, 심볼 트래킹을 위해 Texas Instrument사의 16비트의 고정소수점 DSP인 TMS320C5416과 Altera사의 FPGA를 사용하였다. 그러므로 중간주파수 대역과 기저대역 간의 신호변환을 디지털 신호처리를 수행함으로써 일반적인 아날로그 처리방식보다 고도의 유연성과 고성능 동작이 가능하고 시간과 환경 변화에 우수한 동작 특성을 제공한다.
It is general opinion that the future mobile multimedia networks will use different standards and a prospective solution to this problem will be software defined radio (SDR) techniques. SDR provides the flexibility to support multiple air interfaces and signal processing functions at the same time. Especially, digital signal processors and FPGAs are widely used for implementation of these adaptive and flexible functions of a baseband modem for SDR applications. Also, it is known that the modulation schemes of OCQPSK (Orthogonal Complex QPSK) and HPSK (Hybrid PSK) are used for IMT-2000 services of cdma2000 and WCDMA, respectively. Thus, in this paper, we design and implement an OCQPSK / HPSK modem using a DSP chip of Texas Instrument's TMS320C6701. One modulation scheme is operated by adaptive selection between the two schemes and 5 physical traffic channels differentiated by orthogonal codes are implemented in one DSP chip and each channel has 1Mbps data rates and 8Mcps chip rates.
주파수 변조 방식의 방송 주파수에 동조되는 안테나와 Realtek 사(社)의 RTL2832 칩을 이용하는 디지털 TV용 튜너와 아날로그-디지털 변환기로 구성되는 universal serial bus (USB) 동글을 이용하여 스테레오 주파수 변조 방송의 실시간 수신기를 컴퓨터의 소프트웨어로 구현한다. 아날로그 방송 신호가 USB 동글에서 디지털 신호로 변환되고 이진 데이터를 컴퓨터에서 매트랩 및 파이선 프로그래밍 언어의 신호처리 기법을 이용하여 저역 통과 필터, 대역 통과 필터, 주파수 판별기, 양측파대 진폭 복조, 위상 고정 루프. 샘플링 변환, 디앰퍼시스 등의 기능 블록을 설계한다. 최종적으로 수신기의 실시간 구현을 위하여 파이선 및 C++로 구성되는 그누라디오 (GNU Radio)를 이용하여 수신기 알고리즘을 소프트웨어로 구현한다.
소프트웨어 라디오는 기존에 특화된 하드웨어 칩으로 구현되던 무선 통신 프로토콜을 소프트웨어로 구현하여 실행하는 기술이다. 새로운 프로토콜의 적용과 기존 프로토콜의 수정이 동적인 프로그래밍만으로 가능해지기 때문에 무선 통신 기술의 새로운 패러다임의 변화를 가져왔다. 하지만, 소프트웨어 라디오 시스템은 범용 프로세서와 통신 하드웨어를 동시에 장착하고 있기 때문에 그만큼 전력 소모가 크다. 본 논문에서는 이러한 소프트웨어 라디오 시스템을 위한 전력 관리 기법인 복합 변조/전압 스케일링 기법을 제안한다. 그리고 제안된 기법의 전력 절감 효과를 수치적인 결과를 통해 분석한다. 결과적으로 복합 변조/전압 스케일링 기법은 주어진 데이터 전송률을 충족시키면서 무선 통신의 변조 레벨과 프로세서의 전압을 효율적으로 조절하여 전력 소모를 최소화시킨다.
본 논문에서는 software defined radio (SDR) 기술 기반의 가시광 (visible light) 무선통신 및 RF 무선통신을 이용한 스마트 농업 시스템을 제안한다. 제안된 시스템은 스마트 농업을 위하여 무선 센서네트워크를 구축하여 LED 식물공장을 지속적으로 모니터링할 수 있다. 또한, LED 식물공장을 자동으로 제어가 가능하도록 하여 농작물 재배지를 항상 최적의 환경으로 유지할 수 있다. 더 나아가, 농작물 재배 환경을 데이터베이스화하여 농작물 재배지가 보다 효율적으로 관리될 수 있을 것으로 기대한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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