[논문 리뷰] Chaotic Sequences for Secure CDMA

Madhekar Suneel|ArXiv.org|2006. 02. 09.

graph theory and CDMA systems참고 문헌 9인용 수 25

한 줄 요약

이 논문은 안정적인 직접 시퀀스 코드 division multiple access (CDMA) 통신을 위해 로지스틱 맵에서 유도된 혼돈적 순열을 사용하는 것을 제안한다. 반복적이고 비반복적인 확산 순열을 모두 생성하며, 이들의 상호상관 성능이 골드 순열과 유사하거나 약간 열 劣한 것으로 밝혀졌고, 반복적 순열은 완벽하게 균형을 이루며 충분한 선형 복잡도를 지니므로 CDMA 시스템에 실용적으로 적용 가능하다.

ABSTRACT

One family each of repetitive and non-repetitive spreading sequences for secure Direct Sequence Spread Spectrum communication are obtained from the logistic map. The repetitive sequences are perfectly balanced and are found to have sufficient linear complexity. Applicability of both the families to CDMA communication is studied by examining their cross-correlation performance. The cross-correlation is found to be comparable to and only rarely worse than that of Gold sequences.

연구 동기 및 목표

• 혼돈 역학을 활용하여 CDMA용 안정적인 확산 순열을 개발하기.
• 로지스틱 맵에서 반복적이고 비반복적인 확산 순열을 생성하여 보안성과 시스템 성능을 향상시키기.
• 기존의 골드 코드와 같은 전통적 순열과 비교하여 혼돈적 순열의 상호상관 특성을 평가하기.
• 실용적인 CDMA 구현을 위한 제안된 순열의 선형 복잡도와 균형을 평가하기.
• 혼돈적 순열이 안정적 CDMA 통신 시스템에 적용 가능한지 검증하기.

제안 방법

• 최대 혼돈을 이루기 위해 r = 4로 설정된 맵 식 x_{n+1} = r*x_n*(1 - x_n)을 반복 적용하여 혼돈적 순열을 생성한다.
• 정기적인 간격으로 로지스틱 맵 출력을 샘플링하여 주기성과 균형을 확보함으로써 반복적 순열을 구성한다.
• 반복을 피하기 위해 비주기적 샘플링 또는 다른 초기 조건을 사용하여 비반복적 순열을 생성한다.
• 각 순열 내 1과 0의 수를 확인하여 균형 여부를 분석한다.
• 순열의 예측 불가능성과 보안성을 평가하기 위해 선형 복잡도를 계산한다.
• 여러 순열 간의 상호상관 성능을 평가하여 CDMA 표준인 골드 순열과 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 로지스틱 맵에서 유도된 혼돈적 순열은 CDMA 시스템에서 효과적인 확산 순열로 사용될 수 있는가?
• RQ2 혼돈적 순열의 상호상관 성능은 기존의 골드 순열과 비교해 어떻게 되는가?
• RQ3 제안된 혼돈적 순열은 안정적 통신을 위해 충분한 균형과 선형 복잡도를 유지하는가?
• RQ4 CDMA에서 반복적 순열과 비반복적 순열 간의 성능 상호 간의 상충 관계는 어떠한가?
• RQ5 혼돈적 순열은 CDMA에서 보안성과 수용 가능한 다중접근 간섭 성능을 동시에 제공할 수 있는가?

주요 결과

• 반복적 혼돈적 순열은 1과 0의 수가 정확히 동일하여 완벽하게 균형을 이루며, 양호한 자기상관 및 상호상관 성질을 보인다.
• 이 반복적 순열은 충분한 선형 복잡도를 지니며, 선형 예측 공격에 저항할 수 있다.
• 반복적 및 비반복적 혼돈적 순열의 상호상관 성능은 대부분의 경우 골드 순열과 유사하다.
• 희귀한 경우에만 혼돈적 순열의 상호상관 성능이 골드 순열보다 약간 열 劣하지만, 여전히 CDMA에 있어 허용 가능한 수준이다.
• 결과적으로 로지스틱 맵에서 유도된 혼돈적 순열은 기존의 순열에 대한 실용적인 대안임을 확인하였다.
• 연구는 혼돈적 순열이 체계적으로 생성되고 CDMA에 유리한 상관 및 보안 특성을 지닌 채로 적용될 수 있음을 입증하였다.