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도청장치가 있는 상태에서 송신기기가 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle: UAV)의 도움으로 수신기기로의 보안 통신을 수행하는 통신 환경을 정의하는 적어도 하나의 변수의 값을 결정하는 방법으로서,상기 송신기기, 상기 무인항공기 및 상기 수신기기와 통신하여 상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치 및 상기 수신기기의 위치에 관한 정보를 제공하는 단계,상기 도청장치의 위치를 추정하여 상기 도청장치의 위치에 관한 정보를 제공하는 단계,상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치, 상기 수신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 그리고 상기 적어도 하나의 변수의 함수로서 보안 에너지 효율(Secrecy Energy Efficiency)을 결정하는 단계, 및상기 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 적어도 하나의 변수의 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법
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제1항에 있어서,상기 적어도 하나의 변수는, 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율 중 적어도 하나를 포함하는, 방법
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제2항에 있어서,상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치, 상기 수신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 그리고 상기 적어도 하나의 변수의 함수로서 보안 에너지 효율(Secrecy Energy Efficiency)을 결정하는 단계는,상기 무인항공기의 비행 경로의 함수로서 상기 무인항공기의 비행 에너지 소모량을 결정하는 단계,상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치, 상기 수신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 그리고 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 함수로서 보안 데이터량을 결정하는 단계, 및상기 비행 에너지 소모량 및 상기 보안 데이터량에 기초하여 상기 보안 에너지 효율을 결정하는 단계를 포함하는, 방법
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제3항에 있어서,상기 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 적어도 하나의 변수의 값을 결정하는 단계는,상기 송신기기, 상기 무인항공기 및 상기 수신기기가 시간 T 이내에 상기 보안 통신을 완료하도록 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율을 결정하는 단계를 포함하는, 방법
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제4항에 있어서,상기 송신기기, 상기 무인항공기 및 상기 수신기기가 시간 T 이내에 상기 보안 통신을 완료하도록 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율을 결정하는 단계는,의 관계를 만족하는, 시간 길이가 인 N개의 슬랏(slot)에서의 상기 송신기기의 전송 전력들을 결정하는 단계,상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들을 결정하는 단계, 및상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들을 결정하는 단계를 포함하는, 방법
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제5항에 있어서,상기 무인항공기의 비행 경로의 함수로서 상기 무인항공기의 비행 에너지 소모량을 결정하는 단계는,상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들의 함수로서 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 에너지 소모량들을 결정하는 단계를 포함하는, 방법
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제6항에 있어서,상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치, 상기 수신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 그리고 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 함수로서 보안 데이터량을 결정하는 단계는,상기 송신기기의 위치 및 상기 수신기기의 위치에 기초하여 상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기와 상기 수신기기 간의 제1 채널 추정값들(channel estimates)을 제공하는 단계,상기 송신기기의 위치 및 상기 무인항공기의 위치에 기초하여 상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기와 상기 무인항공기 간의 제2 채널 추정값들을 제공하는 단계,상기 송신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 기초하여 상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기와 상기 도청장치 간의 제3 채널 추정값들을 제공하는 단계,상기 무인항공기의 위치 및 상기 수신기기의 위치에 기초하여 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기와 상기 수신기기 간의 제4 채널 추정값들을 제공하는 단계, 및상기 무인항공기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 기초하여 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기와 상기 도청장치 간의 제5 채널 추정값들을 제공하는 단계를 포함하는, 방법
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제7항에 있어서,상기 송신기기의 위치, 상기 무인항공기의 위치, 상기 수신기기의 위치 및 상기 도청장치의 위치에 관한 정보에 기초하여 그리고 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 함수로서 보안 데이터량을 결정하는 단계는,상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기의 전송 전력들, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들, 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 제1 채널 추정값들, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 제2 채널 추정값들, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 제3 채널 추정값들, 상기 N개의 슬랏에서의 상기 제4 채널 추정값들 및 상기 N개의 슬랏에서의 상기 제5 채널 추정값들의 함수로서 상기 N개의 슬랏에서의 보안 데이터량들을 결정하는 단계를 포함하는, 방법
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제8항에 있어서,상기 비행 에너지 소모량 및 상기 보안 데이터량에 기초하여 상기 보안 에너지 효율을 결정하는 단계는,아래의 수학식- 여기서 는 상기 보안 에너지 효율을 나타내고, n은 슬랏의 번호를 나타내는 인덱스이고, 은 n번째 슬랏에서의 비행 에너지 소모량을 나타내고, 은 n번째 슬랏에서의 보안 데이터량을 나타냄 - 에 따라 상기 보안 에너지 효율을 결정하는 단계를 포함하는, 방법
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제5항에 있어서,상기 의 관계를 만족하는, 시간 길이가 인 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기의 전송 전력들을 결정하는 단계는,상기 송신기기가 상기 수신기기에 가깝고 상기 도청장치로부터 멀리 떨어져 있는 슬랏에서 상기 송신기기가 최대한 많은 보안 데이터를 전송하도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기의 전송 전력들을 할당하는 단계를 포함하는, 방법
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제10항에 있어서,상기 의 관계를 만족하는, 시간 길이가 인 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기의 전송 전력들을 결정하는 단계는,아래의 수학식들- 여기서 n은 슬랏의 번호를 나타내는 인덱스이고, 은 n번째 슬랏에서의 송신기기의 전송 전력을 나타내고, 는 송신기기에 대한 평균 전력 설정값을 나타내고, 는 송신기기에 대한 최대 전력 설정값을 나타냄 - 을 만족하도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 송신기기의 전송 전력들을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법
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제5항에 있어서,상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들을 결정하는 단계는,상기 무인항공기가 상기 수신기기에 가깝고 상기 도청장치로부터 멀리 떨어져 있는 슬랏에서 상기 무인항공기가 최대한 많은 보안 데이터를 전송하도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들을 할당하는 단계를 포함하는, 방법
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제12항에 있어서,상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들을 결정하는 단계는,아래의 수학식들- 여기서 n은 슬랏의 번호를 나타내는 인덱스이고, 은 n번째 슬랏에서의 무인항공기의 전송 전력을 나타내고, 는 무인항공기에 대한 평균 전력 설정값을 나타내고, 는 무인항공기에 대한 최대 전력 설정값을 나타냄 - 을 만족하도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 전송 전력들을 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법
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제5항에 있어서,상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들을 결정하는 단계는,상기 무인항공기가 상기 수신기기에 최대한 머무르고 상기 도청장치로부터 멀리 떨어지도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들을 결정하는 단계를 포함하는, 방법
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제14항에 있어서,상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들을 결정하는 단계는,아래의 수학식들 - 여기서 n은 슬랏의 번호를 나타내는 인덱스이고, 은 n번째 슬랏에서의 무인항공기의 비행 위치를 나타내고, 는 상기 슬랏의 시간 길이를 나타내고, 는 상기 무인항공기의 최대 속력을 나타내고, 는 한 슬랏 동안 상기 무인항공기가 이동할 수 있는 최대 거리를 나타냄 - 을 만족하도록 상기 N개의 슬랏에서의 상기 무인항공기의 비행 위치들을 결정하는 단계를 포함하는, 방법
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제5항에 있어서,상기 송신기기, 상기 무인항공기 및 상기 수신기기가 시간 T 이내에 상기 보안 통신을 완료하도록 상기 송신기기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 전송 전력, 상기 무인항공기의 비행 경로 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율을 결정하는 단계는,미리 결정된 에너지 충전 요구 조건을 만족하도록 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율을 결정하는 단계를 포함하는, 방법
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제5항에 있어서,상기 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 적어도 하나의 변수의 값을 결정하는 단계는,대안 알고리즘(alternating algorithm)을 이용하여 상기 송신기기의 전송 전력들의 값들 및 상기 무인항공기의 전송 전력들의 값들, 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값 및 상기 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 결정하는 단계를 포함하는, 방법
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제17항에 있어서,상기 대안 알고리즘(alternating algorithm)을 이용하여 상기 송신기기의 전송 전력들의 값들 및 상기 무인항공기의 전송 전력들의 값들, 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값 및 상기 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 결정하는 단계는,(i) 상기 무인항공기의 비행 위치들의 값들 및 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값을 임의의 초기값들로 결정하는 단계,(ii) 상기 결정된 무인항공기의 비행 위치들의 값들 및 상기 결정된 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값을 이용하여 상기 보안 에너지 효율을 재결정하는 단계,(iii) 상기 재결정된 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 송신기기의 전송 전력들의 값들 및 상기 무인항공기의 전송 전력들의 값들을 결정하는 단계,(iv) 상기 결정된 송신기기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 무인항공기의 전송 전력들의 값들 및 상기 결정된 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 이용하여 상기 보안 에너지 효율을 재결정하는 단계,(v) 상기 재결정된 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값을 결정하는 단계,(vi) 상기 결정된 송신기기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 무인항공기의 전송 전력들의 값들 및 상기 결정된 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값을 이용하여 상기 보안 에너지 효율을 재결정하는 단계,(vii) 상기 재결정된 보안 에너지 효율을 최대화하도록 상기 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 결정하는 단계,(viii) 상기 결정된 송신기기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 무인항공기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값 및 상기 결정된 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 이용하여 상기 보안 에너지 효율의 값을 산출하는 단계, 및(ix) 상기 산출된 보안 에너지 효율의 값이 임계값 보다 작은 것으로 판단되는 경우 상기 결정된 송신기기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 무인항공기의 전송 전력들의 값들, 상기 결정된 수신기기의 에너지 하베스팅 비율의 값 및 상기 결정된 무인항공기의 비행 위치들의 값들을 확정하는 단계, 및(x) 상기 산출된 보안 에너지 효율의 값이 상기 임계값과 같거나 상기 임계값 보다 큰 것으로 판단되는 경우 상기 단계 (ii) 내지 상기 단계 (x)를 반복하는 단계를 포함하는, 방법
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도청장치가 있는 상태에서 송신기기가 무인항공기의 도움으로 수신기기로의 보안 통신을 수행하는 방법으로서,상기 송신기기가 N개의 시간 슬랏에서 제5항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따라 결정된 상기 송신기기의 전송 전력들로 보안 데이터를 상기 수신기기로 전송하는 단계, 및상기 무인항공기가 N개의 시간 슬랏에서 제5항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따라 결정된 상기 무인항공기의 비행 위치들을 따라 비행하면서 제5항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따라 결정된 상기 무인항공기의 전송 전력들로 보안 데이터를 상기 수신기기로 전송하는 단계를 포함하는, 보안 통신 수행 방법
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제1항 내지 제19항의 방법 중 어느 하나의 방법을 실행하기 위한, 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램
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