16、无线通信中的协作保密技术

无线通信中的协作保密技术

1. 协作保密技术概述

在无线通信中，为了保护信息传输的安全性，协作保密技术应运而生。协作保密技术主要分为两种类型：一种是合作方在不了解发送信号的情况下，通过削弱窃听链路来帮助主接收方；另一种是合作方通过中继消息来加强主链路，从而帮助主接收方。

1.1 被动协作保密技术

被动协作保密技术包括合作干扰和人工噪声两种策略，具体如下：
- 合作干扰 ：合作方发送干扰信号，使窃听链路和接收链路都变得更嘈杂。这种策略类似于发送速率高于窃听者和接收者解码能力的虚拟码字，当合作方 - 窃听者链路强于合作方 - 接收者链路时有效。
- 人工噪声 ：以用户 2 的信号包含部分干扰分量为例，通过选择合适的随机变量（如 (X_1 = V_1) 和 (X_2 = V_2 + U_2)，其中 (V_1)、(V_2) 和 (U_2) 是独立的零均值高斯随机变量），可以增加用户 1 的保密速率。此时，用户 2 通过干扰自己的接收器来实现这一目标。

1.2 主动协作保密技术

主动协作保密技术主要应用于中继 - 窃听者信道，中继节点使用解码转发（DAF）和压缩转发（CAF）方法来加强主链路。
- DAF 方法 ：可实现的保密速率为 (\min [I(V_1, V_2; Y), I(V_1; Y_1|V_2)] - I(V_1, V_2; Z))，其有效性取决于发射机 - 中继链路的质量以及中继 - 接收者和中继 - 窃听者链路的相对强度。若中继 - 窃听者链路强于中继 - 接收者链路，DAF 可能无