62、非正交多址接入（NOMA）系统的物理层安全

非正交多址接入（NOMA）系统的物理层安全

1. 引言

非正交多址接入（NOMA）被视为下一代无线通信系统的有力候选技术。与传统的正交多址接入（OMA）相比，NOMA 通过在相同的时频资源块上复用用户，能够增加服务用户数量并提高系统频谱效率（SE）。然而，从安全角度来看，用户共享相同的时频资源会带来保密挑战。

传统上，安全问题通过在高层采用对称或非对称加密算法来实现信息保密。但随着计算技术的快速发展和无线设备数量的急剧增加，传统加密方法的脆弱性逐渐显现。为解决这一问题，物理层安全（PLS）被引入，作为传统加密方法的额外保护层，利用无线传输介质的随机性来保障无线通信的机密性。

PLS 与高层实现的加密技术相比，具有诸多优势：
- 更高的安全性 ：利用无线信道的物理特性，通过适当的编码和信号处理保证消息的机密性，只有预期的接收者才能解码机密消息。而加密方法由于计算技术的快速发展存在诸多风险，例如窃听者可能具备强大的计算能力，发起暴力攻击或分析攻击。
- 实现便捷 ：实施过程无需消耗大量通信资源或基础设施来在合法实体之间共享加密信息，也无需考虑安全协议的执行，或在物理层以上的其他层实施额外的安全机制。

PLS 在 NOMA 网络中的应用受到了广泛关注。早期的研究主要集中在单输入单输出（SISO）系统，为进一步提高系统性能，可以采用多天线技术，例如生成人工噪声（AN）来保护信息免受窃听者的侵害。近年来，一些研究开始考虑基站配备大量天线的情况，结果表明采用大规模多输入多输出（MIMO）可以实现更多用户和更高的保密速率。此外，PLS 还被应用于 NOMA 与其他先进传输技术相结