窃听环境下AF中继选择与功率分配的研究

张 伟 芮贤义

(苏州大学电子信息学院，江苏苏州 215006)

1 引言

近年来，为了充分利用MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)技术的优点，同时避免其多天线在具体实现上的困难，出现了协作通信的思想。

协作通信技术被广泛运用的同时，本身存在的缺点也越来越严重。受制于无线信道传输数据时的广播特性，数据在传输时具有不确定性，这样就导致非法的窃听用户可能截获发送端发送的数据。人们迫切需要找到一种切实可行的方法来解决通信过程中数据传输的安全性问题。传统无线通信过程中利用高层加密[1]的方法来确保信息安全传输，但是密钥的运用会增加系统的计算复杂度。相对于运用在通信系统上层的传统安全手段，物理层安全(Physical Layer Security)技术则相对独立的通过利用无线通信本身的信号格式和无线信道固有的物理特征来防止非法用户的窃听，能够较好的保证数据安全传输，从而具有十分广阔的应用前景[2]。窃听信道(wire-tap channel)最早在1975年由Wyner引入，一并被提出还有PLS的概念，他从理论上证明了当窃听用户的信道条件比合法用户的信道条件差时，即窃听信道的容量小于合法信道的容量时，能够使安全速率为正，即可以使得数据安全传输。文献[3]又进一步将PLS技术引入到附带高斯噪声的窃听信道中。文献[4- 6]则将协作技术应用到了PLS，这样就不再受到实现PLS需要满足窃听信道条件要比合法信道条件差这一苛刻条件的限制。文献[7]探讨了目的节点协作干扰、特征波束成形等物理层安全传输方案可以达到的遍历保密速率。……