存在辅助节点的MIMO窃听信道安全性能研究

为了提高MIMO窃听信道的可达安全速率,提出了基于广义奇异值分解的合作干扰策略。该策略中源节点和辅助节点同时采用基于广义奇异值分解的波束形成技术,源节点发送消息信号,辅助节点发送独立于消息信号的噪声信号,噪声信号对目的节点和窃听节点都产生干扰。此外设计了源节点和辅助节点采用合作干扰策略时的联合最优功率分配算法。该算法可以实现源节点和辅助节点在总功率受限时的可达安全速率最大化。仿真结果表明,与现有的非合作最优功率分配算法相比,本文提出的合作干扰策略在大信噪比时可以显著提高系统的可达安全速率。

人为干扰机制下的MIMO系统安全容量研究

在MIMO系统窃听信道中,针对当非法接收者的信道与合法接收者的信道相比是非退化信道时,安全容量为零的问题,提出两种具体的仅仅对非法接收者产生影响的人为干扰算法——零空间法和正交法,从而产生正的安全容量,并且分别给出了发射者消息信号功率受限和发射总功率受限两种情况下的安全容量表达式。仿真结果表明,人为干扰机制能够有效地改善和提高MIMO系统的安全容量,即使非法信道是非退化的信道,仍然能够产生正的安全容量。

基于协作功率被动调整的MIMO系统安全容量算法

在由一个发射者、一个合法接收者、一个窃听者以及一个协作者组成的高斯MIMO系统窃听信道,发射者发射保密消息给合法接收者,同时协作者发射独立于保密消息信号的协作干扰信号,以此来干扰非法接收者对保密消息的接收。利用正定矩阵的性质获得了基于功率被动调整的协作干扰信号协方差矩阵的次优解,随后通过将高斯干扰信号看作高斯背景噪声,更新了发射者的发射协方差矩阵。仿真结果表明,该算法能够进一步提高MIMO系统的安全容量。

基于注意力探索网络的MIMO高斯窃听信道预编码方法研究

针对多输入多输出高斯窃听信道,提出了一种基于注意力探索的深度网络预编码方法。首先,在基础DNN神经网络中引入跨层注意力机制,提高网络表达能力和并行性。之后,使用传统预编码算法预先生成的数据集对该网络进行预训练。最后,将噪声项添加到该网络模型的输出层,以探索具有更高保密率的协方差矩阵并重训练该网络。仿真结果表明,与当前的方法相比,提出的方法实现了更高的保密率,并有效控制运算时间成本。

窃听信道中随机复数域编码方法

提出一种随机复数域编码(RCFC)设计方法,并将之应用于MIMO窃听信道中。RCFC在保证正常接收端可靠接收信息的前提下,使窃听端得不到关于信源的任何信息。RCFC采用全分集全码率方法提高正常接收端信息速率,最大化正常接收端分集增益,使正常接收端可有效地对抗信道衰落;同时采用扰码方法随机化所发送的信息,保证信息传输的安全性。仿真结果验证了所提方法在保证系统数据传输可靠性的同时,可有效保证系统数据传输的安全性。

多天线系统中物理层安全问题研究综述

物理层安全是一种密钥缺省的安全方案,其研究模型基于窃听信道,并利用物理层传输资源通过信号处理或编码等技术保证合法接收者正常通信,同时抑制非认证的窃听者通信,使其不能恢复发送消息。与此同时,多天线技术除在提高信道容量上的优势外,还为无线通信系统提供了更多冗余来进行物理层安全方案设计,因此多天线系统中的物理层安全问题有着广阔的研究前景。文章对多天线系统中物理层安全问题的四个主要研究方向进行综述,首先是多天线窃听信道问题,该模型是经典窃听信道的改进,也是多天线系统物理层安全其他问题的基本模型;其次为多用户多天线信道的物理层安全问题,该问题包括了多天线广播信道、多天线多址信道和多天线干扰信道;再次为多天线协同通信中物理层安全问题,根据中继用户是否可信,该问题可分为可信中继和不可信中继的物理层安全方案;最后是多天线系统中跨层安全问题,现有研究主要包括了利用物理层进行密钥协商和利用信道进行安全认证。文章通过总结现有方案的研究思路与方法,提出了进一步研究的可行方向。

衰落高斯MIMO窃听信道下安全发送方案及其优化问题

自适应的物理层安全技术是6G通信中具有抗量子攻击实现通信安全一体化的重要挑战问题.本文研究了合法用户信道状态随机衰落,且各状态不满足退化关系的高斯多天线输入输出(MIMO)窃听信道的信道容量问题.我们引入"弱超多数化"(weak supermajorization)理论对各状态排序.并采用广播逼近(broadcast approach)技术,即基于叠加编码(superposition coding)架构设计编码并予以优化,从而完成信道状态信息(channel state information,CSI)未知情况下的物理层安全传输,实现通信系统的内生安全.该编码架构下的参数的优化问题可以表征为对数函数的非凸优化问题,因此我们提出了求解该传输方案最优输入的快速算法.