This paper studied a downlink Single-Input-Single-Output (SISO) Non-Orthogonal Multiple Access (NOMA) system in which transmitter and legitimate receivers communicate with each other by using improper Gaussian signaling to transmit information and an eavesdropper wants to eavesdrop the information of the legitimate receivers. In previous researches, they used the proper Gaussian signal which is known as the optimal signaling at no interference channel. but using improper Gaussian signaling can improve the performance on using an proper Gaussian signaling in interference channels like a NOMA. Also, we should consider not only the performance of legitimate users but also eavesdropper for secure communication. Therefore It is necessary to analyze the secure NOMA system with improper Gaussian signaling. In this paper, we derive closed-form expressions of secrecy outage probabilities at each user and analyze the effects on the secrecy outage probability with improper Gaussian signaling. Based on upon results, we suggest the algorithm to find the optimal degree of impropriety for secure NOMA. Finally, we compare the secrecy outage probability with improper and proper Gaussian signaling according to the location of eavesdropper, power allocation ratio, transmit power.
본 논문에서는 도청 노드 적법한 수신 노드들의 정보를 도청하는 상황에서 송신 노드와 수신 노드들이 불규칙적인 가우시안 신호를 사용하여 보안 비직교 다중 접속 기술을 통해 통신하는 시스템에 관해 연구한다. 기존의 시스템에서는 간섭이 존재하지 않을때 최적의 신호로 알려진 규칙적인 가우시안 신호를 사용하였다. 하지만 비직교 다중 접속 기술과 같은 간섭이 존재하는 네트워크에서는 규칙적인 가우시안 신호가 최적이 아니며 불규칙적인 가우시안 신호가 성능을 향상할 수 있다. 또한, 보안 통신 상황에서는 적법 노드들의 통신뿐 아니라 도청 노드의 통신 환경도 고려하여야 한다. 그러므로 불규칙적인 가우시안 신호를 사용한 보안 비직교 다중 접속 환경에서의 분석이 필요하다. 논문은 다음과 같이 구성되어 있다. 먼저 불규칙적인 가우시안 신호를 사용하는 경우 보안 데이터 전송 실패 확률의 닫힌 식을 도출하고 분석한다. 그리고 보안 실패 확률을 최소화 할 수 있는 최적의 불규칙한 정도를 구하는 알고리즘을 제안한다. 마지막으로 시뮬레이션 결과를 통해 불규칙한 가우시안 신호를 사용할 때와 규칙적인 가우시안 신호를 사용할 때의 성능을 도청 노드의 위치, 전력 할당비, 전송 전력에 따라 비교한다.
