結合全雙工與協作干擾的無線網狀網物理層安全策略*

(華南理工大學 電子與信息學院，廣州510640)

1 引 言

傳統的安全通信一般采用基于密碼學的方法。物理層安全概念和竊聽信道模型由Wyner在文獻[1]中最先提出。物理層安全容量的大小由合法信道和竊聽者信道之間的信道容量差決定。增強物理層安全的基本手段是提高合法用戶間信道的質量，同時劣化竊聽者接收信號的信道環境。

無線網狀網有廣泛的應用，目前已有文獻專門研究協作中繼通信中的物理層安全問題[2-4]，但物理層安全的方法都是基于半雙工(Half-duplex,HD)的。近年來先進的自干擾消除技術的出現，使得同時同頻全雙工(Full-duplex,FD)傳輸方式吸引了大量的關注[5-8]。引入人工干擾降低竊聽者解碼能力的方案是目前提升物理層安全的主要手段之一[9-13]。

從相關工作可以看到，有關通過FD或協作干擾方法提升物理層安全性能的問題已經被人們關注。一方面，FD使接收節點在接收信號同時發射干擾信號，以提高保密性能；另一方面，加入協作干擾可以有效劣化竊聽者信道環境，增強安全性能。但現有的基于FD或基于協作干擾的物理層安全方法大多假定竊聽者的位置已知或竊聽信道特性已知，因而具有很大的局限性。另外，現有的物理層安全方法很難同時對付潛在接收節點附近及遠處的竊聽者，如果只采用FD自干擾措施保護接收節點附近區域，則無法對抗可能潛伏在信號可達的較遠位置的竊聽者，此時竊聽者之間可能通過協作從弱信號中獲取信息；……