압축 센싱(Compressed Sensing, CS)은 신호가 적절한 기저에서 희소(sparse)하게 표현될 수 있을 때, 기존의 샘플링 방식보다 훨씬 적은 수의 샘플만으로도 신호를 복원할 수 있는 혁신적인 신호 처리 기법입니다. 본 연구실에서는 압축 센싱의 이론적 기반부터 실제 응용까지 폭넓게 연구하고 있습니다. 특히, 신호와 측정 기저 간의 비직교성(incoherence) 조건을 활용하여, 이미지 처리, OFDM 채널 추정, 아날로그-디지털 변환기, 무선 센서 네트워크, 레이더 시스템 등 다양한 분야에 적용 가능한 압축 센싱 기법을 개발하고 있습니다. 압축 센싱의 핵심은 신호의 희소성(sparsity)과 측정 행렬의 설계에 있습니다. 본 연구실에서는 구조화된 랜덤 측정 행렬, 부분 유니터리 행렬, 푸리에 기반 행렬 등 다양한 측정 행렬의 설계 및 분석을 수행하며, 이론적 복원 한계와 실제 구현의 효율성을 동시에 고려합니다. 또한, 1비트 압축 센싱, 다중 측정 벡터(MMV) 문제, 사전 정보 활용 등 최신 연구 주제를 다루고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 통신 시스템, 사물인터넷(IoT), 스마트 그리드, 레이더, 이미지 암호화 등 실질적인 응용 분야로 확장되고 있습니다. 특히, 대규모 무선 연결 환경에서의 랜덤 접속, 희소 신호 복원, 보안 통신 등에서 압축 센싱의 강점을 극대화하는 새로운 알고리즘과 시스템 구조를 제안하고 있습니다.

본 연구실은 압축 센싱(Compressed Sensing) 원리를 활용한 새로운 암호 시스템(CS-based Cryptosystem) 및 정보 보안 기술 개발에 주력하고 있습니다. 전통적인 암호 방식과 달리, 압축 센싱 기반 암호화는 신호의 희소성과 측정 행렬의 비밀성을 결합하여, 데이터의 효율적 암호화와 복호화를 동시에 달성할 수 있습니다. 특히, 희소화 측정 행렬, 부분 유니터리 행렬, 순환 행렬 등 다양한 구조의 측정 행렬을 활용하여, 계산 복잡도는 낮추면서도 높은 보안성을 보장하는 암호 시스템을 연구합니다. 이러한 CS 기반 암호 시스템은 무선 통신, 사물인터넷(IoT), 스마트 그리드 등 다양한 환경에서의 데이터 보호에 적합합니다. 본 연구실에서는 암호 시스템의 정보 이론적 보안성, 계산 복잡도, 선택 평문 공격(CPA) 및 암호문만 공격(COA)에 대한 저항성 등 다양한 관점에서 이론적 분석을 수행하고 있습니다. 또한, 실제 이미지 암호화, 데이터 스크램블링, 키스트림 생성 등 실용적 응용을 위한 알고리즘 개발과 성능 평가도 병행하고 있습니다. 최근에는 CS 기반 암호 시스템의 IoT, MTC(Machine-Type Communications), 스마트 그리드, MHN(Mobile Hotspot Network) 등 차세대 네트워크 환경에서의 적용 가능성과 확장성에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 이를 통해, 데이터의 효율적 전송과 강력한 보안을 동시에 달성하는 혁신적 정보 보호 기술을 선도하고 있습니다.

신호 설계와 코드북(Codebook) 설계는 무선 통신, 신호 처리, 디지털 워터마킹 등 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 합니다. 본 연구실은 비직교 시퀀스, 의사난수 신호, 저상관 시퀀스, 최적 자기상관 시퀀스 등 다양한 신호 및 코드북 설계 이론과 실제 응용을 연구합니다. 특히, 차세대 무선 통신 시스템에서 사용자 간 간섭을 최소화하고, 다중 접속 환경에서의 효율적인 자원 할당을 위해, 푸리에 기반, 골레이(Golay) 기반, 하다마드(Hadamard) 기반, 이진 및 다상(Polyphase) 시퀀스 등 다양한 구조의 시퀀스와 코드북을 개발하고 있습니다. 이러한 신호 및 코드북은 데이터 확산, 채널화, 데이터 스크램블링, 사용자/셀 식별, 스펙트럼 성형 등 다양한 용도로 활용됩니다. 또한, 비직교 시퀀스의 상호 상관 및 자기 상관 특성을 이론적으로 분석하고, 실제 시스템에서의 성능을 시뮬레이션 및 실험을 통해 검증합니다. 최근에는 유전자 알고리즘, 조합론적 개념(차집합, 광학 직교 코드 등)을 활용한 새로운 코드북 설계 방법도 연구되고 있습니다. 이와 더불어, 신호 설계 기술은 암호 시스템의 스트림 암호, 난수성 제공, 보안성 강화 등 정보 보안 분야에도 적용되고 있습니다. 본 연구실은 신호 및 코드북 설계의 이론적 연구와 실용적 응용을 동시에 추구하며, 차세대 통신 및 정보 보호 기술의 핵심 기반을 마련하고 있습니다.