상관 레일리 페이딩 채널에서 비밀 용량의 닫힌 형태 식

초록

본 논문은 전송자와 수신자, 그리고 도청자 사이의 채널 상태 정보를 완전히 알 수 있다고 가정하고, 상관된 레일리 페이딩 와이어탭 채널에서 평균 비밀 용량과 비밀 용량 아웃풋 확률을 닫힌 형태의 수식으로 유도한다. 무한 급수 전개와 수정된 베셀 함수의 특성을 이용해 공동 확률밀도함수를 전개하고, 이를 통해 평균 비밀 용량과 목표 비밀률에 대한 아웃풋 확률을 정확히 계산한다. 시뮬레이션 결과는 제시된 식이 실제 시스템 성능을 정확히 예측함을 확인한다.

상세 분석

이 연구는 물리계층 보안의 핵심 개념인 와이어탭 채널 모델을 레일리 페이딩 환경에 적용하면서, 특히 메인 채널과 도청자 채널 사이에 존재하는 통계적 상관관계를 고려한다는 점에서 차별성을 가진다. 기존 연구들(예: Bloch et al., Gopala et al.)은 독립적인 페이딩 채널을 전제로 평균 비밀 용량을 근사하거나 고SNR 영역에서만 유효한 제한값을 제시했지만, 본 논문은 상관계수 ρ를 명시적으로 포함한 공동 PDF

(f(\alpha,\beta)=\frac{I_0!\left(2\sqrt{\rho\alpha\beta/(\lambda_1\lambda_2)}\right)}{(1-\rho)\lambda_1\lambda_2} \exp!\Big