MISO窃听系统中的恶意导频干扰检测

在一??个三节点多输入单输出(Multi-Input Single-Output,MISO)窃听系统中，当窃听方在信道估计阶段发送恶意导频信号来干扰信道估计时，合法通信的保密性受到严重威胁。针对该安全问题，提出了基于估计信道协方差和基于接收信干比两种恶意导频干扰检测方案。首先概述基于估计信道协方差的恶意导频干扰检测方案原理，推导该方案下检测概率和虚警概率的解析表达式；其次给出基于接收信干比的恶意导频干扰检测方案机制及其检测概率和虚警概率的具体表达式，并通过理论分析对比得出基于估计信道协方差的检测方案性能较优；最后通过数值仿真对比分析了两种方案的干扰检测性能。     

CDMA系统的导频干扰抵消

CDMA蜂窝移动通信系统是一种采用多址技术的通信系统,即采用不同的地址码来区分用户、基站和信道.然而由于其在多径衰落信道中的自相关和互相关特性的不理想造成了码道之间的多址干扰.在扩频通信系统中,有效地抵消导频信道引入的多址干扰是进一步改善系统性能和提高系统容量的重要途径.     

大规模MIMO系统中的动态导频分配方案

针对多小区大规模多输入多输出(MIMO)系统中存在的导频污染问题,通过分析MMSE信道估计产生的误差,提出了一种动态导频分配方案.该方案将目标小区与相邻小区相邻的边缘区域内的用户进行动态导频分配,剩余区域内的用户进行随机导频分配来提升系统下行链路的平均可达和速率.仿真结果表明,该方法不仅能显著地提升信道估计的性能,而且还能有效地提高整个系统下行链路的可达和速率.     

大规模MIMO干扰和最小的相移导频方案

在大规模MIMO系统中,小区间使用合理相移后的导频序列而非复用同一组导频,能以导频长度的适当增加换取导频污染水平的下降。但已有研究在优化各小区导频相移量时未考虑小区间的实际干扰情况,而且在相移导频方案下传统基于贪婪搜索的协作式导频分配方法已不再适用。针对上述问题,选择与大尺度信道信息有关的系统总干扰最小作为优化目标,搜索得到更优的导频相位偏移值,降低导频污染水平;在所设计的相移导频方案基础上,采用低复杂度的禁忌搜索算法实现对各小区用户的协作式导频分配,进一步降低导频污染的影响。仿真实验表明,所设计的上行导频方案可以提高信道估计精度,进而提升下行用户传输速率。     

大规模MIMO系统中动态导频分配

针对大规模多输入多输出(MIMO)系统中存在的导频污染问题,该文提出一种动态导频分配方案。所提方案利用目标小区与干扰小区用户之间的信号干扰强度差将干扰小区分为Uin和Uout两类,并对Uin中的用户进行最优导频分配,Uout中的用户进行随机导频分配来提升系统的平均下行可达和速率。同时,在存在额外正交导频组的情况下对所提方案做了进一步优化。仿真结果表明,所提的动态导频分配方案能够有效地提升大规模MIMO系统的性能。     

导频干扰下OFDM信道估计误差分析与仿真

导频干扰是针对正交频分(OFDM)系统的一种灵巧干扰方法。针对MMSE信道估计,推导了导频干扰下OFDM信道估计误差的统计分布,分析了相对于宽带阻塞干扰的优势。通过仿真验证了理论推导的正确性以及导频干扰相对于宽带阻塞干扰的高效性。     

无小区大规模MIMO系统中结合贪婪导频分配的导频功率控制的算法

无小区大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统具有广阔的频谱,但是导频训练阶段的导频污染严重影响了系统的性能,因此减少导频污染成为必要.为了减少导频污染,文中提出了一种结合贪婪导频分配的导频功率控制的算法.首先进行贪婪导频分配,此阶段提高了较低性能用户的有限性能....     

NOMA系统中基于协作干扰的物理层安全方案

针对NOMA系统中的信息安全传输问题,提出基于协作干扰的物理层安全方案,该方案利用外部协作节点发送干扰信号恶化窃听者的接收性能。本文首先利用泊松点过程对协作节点和窃听者的位置进行安全建模,然后推导了随机协作干扰方案下系统保密中断概率的闭式解,但随机协作干扰方案会同时恶化合法用户的接收信号,性能有限,因此提出一种信道增益受限的协作干扰方案,该方案选择到近端用户和远端用户的瑞利信道因子均小于一定阈值的协作节点发送干扰信号,会对窃听者造成更严重的影响。仿真结果表明,在NOMA系统中采用受限的协作干扰方案能够有效提升系统安全性能。      

cdma2000系统中导频干扰抵消方案研究

本文介绍了cdma2000系统中计算和消除导频信号干扰的一种有效方法,并将其应用于单个和多个蜂窝小区的环境中.仿真结果表明,采用本方法的RAKE接收机既可以保证信道估计的精度,合并接收到的多径信号;又可以有效地消除由导频信号所引入的多址干扰,使得系统性能得到较大程度的提高.同时,符号速率上的导频干扰抵消运算大大降低了实际系统中硬件实现时的复杂度.     

物理层安全中的最优中继选择及协同干扰策略

本文提出了一种以协同干扰为基础,结合了最优中继选择和功率分配的物理层安全方案.该方案针对分布式天线的场景,从中间节点中选择一个最佳的节点作为中继,剩余的其他节点作为协同干扰节点.中继节点使用放大转发策略.本文同时提出了协同干扰节点的波束成形算法.另外,我们还推导出了中继节点和协同干扰节点之间的功率分配的闭式解.最后,本文还给出了相关的仿真结果,证实了新提出的方案比传统方案能获得更高的安全容量.     

增强物理层安全的联合发射天线选择和人工噪声技术

针对未来多天线通信系统的安全问题,提出了一种增强无线物理层安全的传输策略。该策略基于发射天线的选择以及人工噪声,并采用Alamouti编码。它可以使发射机和接收机以较低的复杂度代价提高合法信道的分集增益,同时有效干扰窃听信道,使通信系统获得更高的安全容量。对系统安全容量、天线数量、以及信息信号与人工噪声之间的功率分配等问题进行了研究,仿真结果表明,该传输策略能够有效地增强物理层安全。      

A Distributed Implementation Algorithm for Physical Layer Security Based on Untrusted Relay Cooperation and Artificial Noise

In this letter, we consider a cooperation system with multiple untrusted relays (URs). To keep the transmitted information confidential, we obtain joint channel characteristics (JCCs) through combining the channels from the source to the destination. Then, in the null space of the JCCs, jammers construct artificial noise to confuse URs when the source node broadcasts its data. Through a distributed implementation algorithm, the weight of each node can be obtained from its own channel state information. Simulation results show that high‐level security of the system can be achieved when internal and external eavesdroppers coexist.     

Performance study of hybrid decode–amplify–forward (HDAF) relaying scheme for physical layer security in wireless cooperative network

In this paper, the secrecy performance and power allocation of the signal‐to‐noise ratio‐based hybrid decode–amplify–forward (HDAF) relaying protocol in wireless cooperative network are investigated to get security at physical layer. The performance metrics considered are secrecy rate and intercept probability. The Ergodic secrecy rate is approximated theoretically. The effect of relay and eavesdropper locations on the secrecy performance of the system is analyzed. It is found that maximum secrecy rate is obtained for the relay close‐to‐destination case and minimum for the relay close‐to‐eavesdropper case. Jamming schemes are superior in secrecy rate performance than without jamming schemes. To enhance the secrecy rate further with the optimized relay and jammer powers, invasive weed optimization (IWO) algorithm‐based power allocation is proposed. Here, maximizing the secrecy rate is defined as the cost function for the proposed IWO algorithm‐based power allocation. Comparative study is done over the conventional equal and proposed power allocation schemes for validation. The proposed power allocation scheme proved to be superior. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于解码转发CR-NOMA协同系统物理层安全性能分析

分析了认知无线电（Cognitive Radio,CR）非正交多址（Non-orthogonal Multiple Access,NOMA）网络中的物理层安全性能。考虑到现有窃听者,支持NOMA的CR通过Nakagami-m信道以解码转发协作模式传输数据。为了分析CR-NOMA物理层安全性能,通过连接中断概率和安全中断概率的闭式表达式来评估CR-NOMA的安全性能。此外,通过蒙特卡罗模拟仿真以验证推导出的分析结果,并深入分析了参数对系统性能的影响。     

Research on critical SNR and power allocation of artificial noise assisted secure transmission

A comprehensive performance analysis of artificial noise (AN) assisted secure transmission in multiple-input single-output (MISO) wiretap channels was presented.It was shown that the AN scheme did not always improve the security,and provided an exact signal-to-noise ratio (SNR) threshold below which AN did not work.An explicit result of the optimal power allocation (OPA) using the lower bound to the ergodic secrecy rate (ESR) was presented and the OPA for the worst case without the knowledge of the eavesdropper’s relative distance was also provided.Simulations demonstrate that the proposed power allocation result achieves a higher ESR than the equal one.     

利用人工噪声提高合法接收者性能的物理层安全方案

该文研究在采用波束赋形和人工噪声的物理层安全方案中利用人工噪声提高合法接收端性能。发送端根据发送符号和信道系数,判断人工噪声是否对合法接收端的信号检测有益,并针对有益噪声和无益噪声分别设计不同的噪声波束赋形矢量。通过利用有益噪声,在不改变窃听端接收信噪比的条件下,合法接收端的信噪比有较明显的提高。对误比特率和保密容量进行理论分析和仿真,结果显示,与传统的人工噪声方案相比,所提方案可提高合法接收端的性能,改善保密容量。     

基于有限反馈的非可信中继系统的物理层安全性能分析

在基于有限反馈获得部分信道状态信息的条件下,研究了放大转发非可信中继系统的物理层安全传输技术.通过目的节点发送人工噪声干扰信息,使系统获得了正安全容量.推导了安全中断概率和传输中断概率的闭合表达式,分析了反馈比特数对系统安全性和可靠性的影响,进而提出了能同时兼顾系统安全性和可靠性的最优反馈比特数的自适应选择方案.     

基于NOMA的协作中继网络安全性能分析

由于非正交多址接入(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)能够显著提升系统的频谱资源利用率,在下一代移动通信中得到广泛应用。对NOMA环境下多中继协作网络的最优中继选择方案和系统安全性能进行了分析和讨论,其中包含窃听者仅窃听中继和窃听者同时窃听中继及源节点这2种情况下的系统安全性能表现,并与相同场景下正交多址接入(Orthogonal Multiple Access,OMA)网络进行了对比。最终的理论分析和仿真结果表明,在所提出系统模型中,当信道条件相同时,NOMA网络总能取得相较于OMA网络更好的安全性能,同时随着系统中继节点数目的增多,NOMA网络在物理层安全性能上获得更大的优势。     

Performance analysis of secure communications over correlated slow‐fading additive white Gaussian noise channels

The broadcast nature of communications in wireless communication networks makes it vulnerable to some attacks, particularly eavesdrop attack. Hence, information security can have a key role to protect privacy and avoid identity theft in these networks, especially in distributed networks. In the wireless systems, the signal propagation is affected by path loss, slow fading (shadowing), and fast fading (multi‐path fading). As we know, there is a correlation between communication channels in the real radio environments. This correlation is defined by the correlation between their shadowing and/or multipath fading factors. So when there are several channels in the wireless systems, there is certainly a correlation between the channels. In this paper, we assume that the transmitter knows the full channel state information (CSI), it means the transmitter knows both the channel gains of the illegitimate (ie, eavesdropper) and the legitimate receivers and study the performance of secure communications of single‐input single‐output (SISO) systems consisting of single antenna devices, in the presence of a single antenna passive eavesdropper over correlated slow fading channels, where the main (transmitter to legitimate receiver) and eavesdropper (transmitter to illegitimate receiver) channels are correlated. Finally, we present numerical results and verify the accuracy of our analysis by Monte‐Carlo simulations.