多用戶多竊聽者環(huán)境下利用人工噪聲的無線安全通信.pdf

1、無線通信的廣播特性,使得無線網(wǎng)絡缺乏安全的物理邊界,這樣無線通信系統(tǒng)對潛在的竊聽者來說是開放的。傳統(tǒng)的無線通信安全往往通過在物理層之上的更高層直接采用加密和認證機制來實現(xiàn)。但是在各種高強度的破解算法和先進的竊聽技術不斷發(fā)展以后,一旦高層的安全機制被破解或者保密算法泄露,無線通信網(wǎng)絡的安全將變得毫無保障。因此人們把目光轉(zhuǎn)向了如何利用實際物理信道的特性直接在物理層實現(xiàn)無線通信安全。本文研究的是基于多用戶多竊聽者(Multi-user and

2、 Multi-eavesdropper,MUME)環(huán)境下的物理層無線安全通信策略。
　　在MUME系統(tǒng)中,不可避免地存在同信道干擾(Co-Channel Interference, CCI),并且已經(jīng)提出一些傳輸策略用于限制和處理相應的CCI:奇異值分解(SVD)方法、破零波束形成(ZF Beamforming)方法以及塊對角化(Block Diagonalization)方法。以往的研究表明, SVD方法和ZF beamform

3、ing方法比較簡單易行,但是效果不夠理想。塊對角化(BD)方法可以取得良好的效果,缺點是復雜度太高。鑒于上述三種方法的優(yōu)點和缺點,本文提出了兩種新的替代方法。第一種方法基于最大化信漏比(Signal-to-Leakage Ratio,SLR)的概念,稱之為SLR方法。第二種是基于臟紙編碼(dirty-paper coding,DPC)思想和ZF beam-forming技術的一種全新MUME系統(tǒng)預編碼設計方法。由于這種方法可以給預編碼矩

4、陣的設計提供額外的保密自由度(Secrecy Degree of Freedom, SDF),我們稱之為可增加保密自由度(Increasing Secrecy Degree of Freedom, ISDF)方法。
　　在所有的方案中,發(fā)送端的功率中有一部分用于保證合法用戶的服務質(zhì)量(QoS),剩余的功率則全部用于廣播人工噪聲來干擾竊聽者接收載信信號(Information-bearing Signal)。仿真結(jié)果表明,SLR方法