62、安全通信的物理层编码与密码分析及 5G 网络切片可扩展性研究

安全通信的物理层编码与密码分析及 5G 网络切片可扩展性研究

安全通信的物理层编码与密码分析

1. 无线通信现状与挑战
   • 无线通信为移动设备提供了大量多媒体服务，吸引了众多移动用户并催生了对更高级服务的需求。然而，无线传输存在信号衰落、多径传输、信号干扰和带宽限制等问题。在传输带宽受限的情况下，提升无线系统性能成为重要工作。
   • 为提升系统性能，可采用空间分集技术，如多输入多输出（MIMO）系统能提供空间分集增益，但实施成本高，因其收发两端都需多个天线。相比之下，具有中继信道的协作通信无需额外天线就能增加系统容量。中继站不仅能转发数据，还能处理接收到的数据，提供高吞吐量性能。通过中继选择方案，即使目的站没有多个天线，也能以空间分集方式接收数据，提高传输数据速率并提供可靠的信道容量。从低成本考虑，协作通信系统是未来通信的发展趋势。
2. 协作通信系统的安全问题
   • 在协作通信系统中，信息借助中继发送到目的地，但可能存在充当继电器角色的窃听者，影响系统安全。理论上已提出协作系统中根据保密率进行保密容量分析和中继选择策略。提升保密性能的方法包括中继功率控制、加密和中继选择策略等，其中适当的中继分配可提高保密率。研究表明，当继电器数量大于源站数量时，系统的保密容量可得到改善。
   • 然而，窃听者检测是一个基本难题，实际解决方案是识别窃听者或对信息进行加密。传统加密方案通常应用于更高的网络层，但在没有基础设施的情况下，加密复杂且困难，不适用于计算资源低的设备，如物联网（IoT）。因此，基于窃听信道模