14、无线通信中的协作保密：原理与应用

无线通信中的协作保密：原理与应用

1. 引言

无线通信的广播特性催生了两个重要概念：协作与保密。这两者的基础都与非预期方获取的窃听信息有关，无线通信信道会免费提供此类信息。一方面，用户可以巧妙利用窃听信息来提高彼此的通信速率；另一方面，窃听信号导致的信息泄露可能会损害通信的机密性和保密性。

过去三十年来，协作和保密这两个领域主要是分开研究的。范德米伦引入的中继信道是协作通信的最简单模型，而怀纳提出的窃听信道则是研究通信保密的最简单模型。这两个模型都是简单的三节点网络，中继信道中的第三个节点（中继）旨在通过基于窃听信息发送信号来提高单用户信道的可达速率；而窃听信道中的第三个节点（窃听者）则是一个被动实体，利用窃听信息尽可能多地提取正在进行的合法通信中的信息。

近年来，人们对协作与保密之间的相互作用产生了浓厚兴趣，并开展了一些初步研究。相关文献大致可分为两类：
- 第一类 ：包含协作伙伴组（如基本中继网络或多址接入信道）和外部窃听者的信道模型。用户之间的协作可以提高可达速率和发送用户的保密性。用户可以通过中继/转发彼此的消息或明确干扰外部窃听者来进行协作，从而提高主链路相对于窃听链路的通信质量。
- 第二类 ：当潜在的协作伙伴也被视为潜在窃听者时，协作与保密之间的相互作用更为复杂且实际意义更大。在这种模型中，所有节点都是网络的活跃参与者，既希望提高彼此的速率，又希望尽可能保持消息的机密性。例如，在广播网络中，通过协作提高速率符合网络利益，但消息内容可能仅允许某些授权用户查看。目前尚不清楚协作与保密之间是存在权衡还是协同作用，相关研究表明，这取决于所使用的协作协议形式。如果采用解码转发方法，