基于信道CSI的抗窃听信号安全保障方法研究

随着无线通信网络在全球范围内蓬勃发展,无线通信网络中的隐私和安全问题引起了广泛的研究。物理层安全技术方案已被证明是解决未来网络安全性能的重要方案,有望满足日益增长的用户安全通信需求。为了防止窃听者窃取保密信息,在合法信道和窃听信道的信道状态信息（Channel State Information,CSI）已知的情况下,文章提出一种抗窃听物理层安全预编码方案。该方案能够有效提升合法信道的信道容量,在合法用户（Bob）和窃听用户（Eve）之间产生容量差以保证信息的安全传输,同时使得合法用户的中断概率远低于窃听用户,从而保证信息传输的可靠性。仿真结果证明了所提方案的有效性。     

被动窃听环境中基于信道状态信息的物理层安全预编码设计

在被动窃听的多径信道场景下，窃听者（EaVEsdropper,Eve）仅被动窃听，不发射任何无线电信号，发射端（Alice）无法确定Eve的任何信息，给信息的安全传输带来了极大挑战。为了保障信息的安全传输，在Alice已知合法接收者（Bob）的信道状态信息（CSI）但是未知Eve的CSI的情况下，提出一种保障Bob的物理层安全的预编码方案，通过提高Bob接收信号的质量来提高系统的安全性能。首先，在不考虑Eve的情况下，仅根据已知的Bob的CSI给出可达Bob信道容量上界的预编码方案；利用Alice-Bob和Alice-Eve链路之间的信道特异性获得稳定的安全容量；然后，在瑞利平坦衰落环境下，通过Bob的中断概率推导出Bob的平均误码率（BER）准确的闭合表达式。仿真实验结果表明，所提方案在不改变接收机复杂度的基础上，能够保证Bob的信道容量始终优于Eve的信道容量。同时，所提方案能够在Eve的BER性能受到较大抑制的条件下，有效改善Bob的BER性能，即使Eve位置条件优于Bob也能保证安全容量始终存在。