다중 송신 안테나 빔포밍 기반 물리계층보안기법의 USRP 테스트베드 구현 및 실 환경 성능 검증 연구

Abstract

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.