理论探讨· Theoretical discussion 多天线通信系统物理层 安全可靠传输技术研究进展 唐杰潘绯廖润发宋欢欢文 电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室四川成都611731) 【摘要】多天线通信系统物理层安全已成为近年通信安全领域重要研究方向。本文全面总结了多天线通信系统物 理层安全研究的现状,梳理了最新的多天线通信系统中物理层安全传输技术的基本原理和主要方法,指出其适用场 景及需要进一步解决的问题,并对未来发展方向进行展望。 【关键词】多天线通信系统;物理层安全;保密容量;安全传输技术 【中图分类号】TP311【文献标识码】A Multi Antenna Communication System Physical Layer Secure and Reliable Transmission Technology Research Progress University of Electronic Science and Technology of China Sichuan chengdu 610054) research direction in the field of communication security. This paper summarizes the research of physical layer security of MIMO communication system and comprehensively analyzes the basic principle and the latest research results in this field. Finally, the application scene was pointed out and the roblems need to be solved in the future are presented Keywords ]physical layer security; mimo communication system; secure transmission method 1引言 敏感性为物理层加密提高了丰富的资源,在 Wyner 无线信道的开放性、广播特性使得移动通信网络窃听信道模型基础上,大量学者先后针对多天线模型在 不同衰落信道环境下的理论安全容量进行了分析。同 面临很多的安全威胁。传统通信系统的安全性依赖于 攻击方计算资源和时间的有限性假设,随着高速计章时近年来的努力,在多天线通信系统中已经出现了 机、并行计算等技术的飞速发展如果密钥一且泄露或些代表性的物理层安全传输策略,如结合人工噪声的 被攻击者通过计算破解,整个安全体系将彻底崩溃。 波束赋形与预编码联合优化策略、利用阵列冗余产生 理层安全旨在利用无线信道的物理特性,以达到安全增益、天线选择策略中继协同、跨层安全等。本文 Shannon无条件安全为最终目标,其独特优势和严密的总结了多天线通信系统物理层安全发展的现状,全面梳 理论基础揭示了其巨大的发展前景。 理了多天线通信系统物理层安全基本原理和主要方法, 多天线通信技术可以提供很高的数据传输率和频指出其适用场景及有待解决的问题,并对未来发展方向 谱利用率,相对单天线通信系统而言,多天线系的信道进行展望 万方数据 信息安全与技术,2014年5月,27
理论探讨·Theoretical Discussion 多天线通信系统物理层 安全可靠传输技术研究进展 唐 杰 潘 绯廖润发 宋欢欢 文 红 (电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室 四川成都611731) 【摘要】多天线通信系统物理层安全已成为近年通信安全领域重要研究方向。本文全面总结了多天线通信系统物 理层安全研究的现状，梳理了最新的多天线通信系统中物理层安全传输技术的基本原理和主要方法，指出其适用场 景及需要进一步解决的问题，并对未来发展方向进行展望。 【关键词】多天线通信系统；物理层安全；保密容量；安全传输技术 【中图分类号】TP311 【文献标识码】A Multi Antenna Communication System Physical Layer Secure and Reliable Transmission Technology Research Progress Tang Jie Pan Fel Liao Run—fa Song Huan—huan Wen Hong (National KeyLaboratory ofScience and Technology on Communications, UniversityofElectronic Science and TechnologyofChina SichuanChengdu 610054) 【Abslrocl】Recently the physical layer security based on the multiple-input and multiple-output(MIMO)communication system has become an important research direction in the field of communication semr{Iy．This paper summarizes the research of physical layer security of MIMO communication system and comprehensively analyzes the basic principle and the latest research results in this field．Finally，the application scene was pointed out and the problems need to be solved in the future are presented． 【Keywords】physical layer security；mimo communication system；secure transmission method． 1引言 无线信道的开放性、广播特性使得移动通信网络 面临很多的安全威胁。传统通信系统的安全性依赖于 攻击方计算资源和时间的有限性假设．随着高速计算 机、并行计算等技术的飞速发展，如果密钥一旦泄露或 被攻击者通过计算破解，整个安全体系将彻底崩溃。物 理层安全旨在利用无线信道的物理特性，以达到 Shannon无条件安全为最终目标．其独特优势和严密的 理论基础揭示了其巨大的发展前景。 多天线通信技术可以提供很高的数据传输率和频 谱利用率，相对单天线通信系统而言，多天线系的信道 敏感性为物理层加密提高了丰富的资源．在Wyner的 窃听信道模型基础上，大量学者先后针对多天线模型在 不同衰落信道环境下的理论安全容量进行了分析。同 时，近年来的努力，在多天线通信系统中已经出现了一 些代表性的物理层安全传输策略，如结合人工噪声的 波束赋形与预编码联合优化策略、利用阵列冗余产生 安全增益、天线选择策略、中继协同、跨层安全等。本文 总结了多天线通信系统物理层安全发展的现状．全面梳 理了多天线通信系统物理层安全基本原理和主要方法， 指出其适用场景及有待解决的问题．并对未来发展方向 进行展望。 万方数据 信息安全与技术·2014年5月·27·
Theoretical discussion·理论探讨 2多天线通信系统窃听信道模型及保密容量 其中X为 Alice发射复信号,H与HE分别为Ngx N维和NxN维的信道矩阵,VA和VE分别为协方差 在信道给定的情况下,总可以在一个最大安全传输 矩阵为单位矩阵的独立圆对称高斯随机向量。当信号 效率Cs下实现消息的绝对安全可靠传输,称为该信道 条件下的保密容量。根据香农的一次一秘安全理论 的平均功率限定时,该系统的保密容量为 Wyner提出的窃听信道模型并证明在窃听信道比合法 Cs=max(log det(I+H,KxHA)-det(I+HEKxHE))(2) 信道更差的条件下,存在安全编码可以实现无条件秘密 Ogier等人的研究对多天线系统物理层安全传输 通信。 Csiszar将这个概念发展为无线广播的窃听信道。技术的研究提供了理论分析支,为探索实用的物理层安 全通信方法奠定了坚实的基础。 3多天线通信系统物理层安全传输技术及 研究进展 31结合人工噪声的波束成形技术 基于波束形成的安全通信主要思想是在各个阵列 输出的基础上进行加权求和从而形成发送的天线波束, 人 运用最优准则调节天线阵的各个天线单元的加权向量 提高信号的输出信噪比,以达到抑制干扰、安全通信的 目的。 Shabnam Shafiee在信道状态信息(CSD准确的假 图1 Wyner窃听信道模型 设下讨论了在MSO窃听信道上的以最优化保密容量 为目的的波束成形设计,但是实际中关于窃听端的CSI L Barros研究在准静态衰落信道条件中指出:即使却很难做到十分准确。 窃听信道优于主信道,依然可以以一定概率条件下实现 保密通信,据此提出了中断概率的概念,衡量在特定条 天线列 件下通信双方可实现保密通信的最大概率 在多天线环境下, Ogier等人针对MMO窃听信 道场景,刻画了该场景下的安全容量上界。为方便讨论 设MMO窃听信道中信源 Alice有N根发送天线,合 w.(n) 法接收方Bob有NR根接收天线,窃听者Eve有N根天 线,Bob与Eve接收到的信号可以描述为 图3波束成形原理 YBo= HAX+Va YEMHEX+VE 为提高保密通信的中断概率, Satashu G提出的人 工噪声辅助法的核心思想是在发送端人工地产生特定 形式的噪声来协助需要传递的信号,针对Eve窃听信道 会被衰落,而不会影响到合法接收端Bob对信号的接 枚。在发送端天线数大于接收端天线数的情况下利用多 天线在主信道的零空间内传递人工噪声。令在k时刻发 射信号为 A XKWxuxtzk (3) wk为波束成形向量,uk为发送序列,zk为高斯分布 变量的人工噪声且满足在 Alice和Bob的信道矩阵Hx 的零空间内即H40且HWk≠0。则Bob和Eve的接 图2多天线窃听信道模型 受信号为 22年5月·信息安全与技术
Theoretical Oiscussion·理论探讨 2多天线通信系统窃听信道漠型及保密容量 在信道给定的情况下．总可以在一个最大安全传输 效率Cs下实现消息的绝对安全可靠传输，称为该信道 条件下的保密容量。根据香农的一次一秘安全理论， Wyner提出的窃听信道模型并证明在窃听信道比合法 信道更差的条件下，存在安全编码可以实现无条件秘密 通信。Csiszar将这个概念发展为无线广播的窃听信道。 置叁 图1 Wyner窃听信道模型 J．Barros研究在准静态衰落信道条件中指出：即使 窃听信道优于主信道，依然可以以一定概率条件下实现 保密通信，据此提出了中断概率的概念，衡量在特定条 件下通信双方可实现保密通信的最大概率。 在多天线环境下，Oggier等人针对MIMO窃听信 道场景，刻画了该场景下的安全容量上界。为方便讨论． 设MIMO窃听信道中信源Alice有NT根发送天线，合 法接收方Bob有N。根接收天线，窃听者Eve有NE根天 线，Bob与Eve接收到的信号可以描述为 YB曲=HAX+VA Y旷HEX+VE (1) 鼹 3■昏 鼹 。置洲t· 图2多天线窃听信道模型 28．2014年5月．信息安全与技术 其中X为Alice发射复信号，HA与HE分别为NR× N，维和N。×N，维的信道矩阵，V。和V。分别为协方差 矩阵为单位矩阵的独立圆对称高斯随机向量。当信号x 的平均功率限定时，该系统的保密容量为： Cs--max(109 det(I+HAKxHA")-det(I+HEKXHEH))(2) Kx=P Oggier等人的研究对多天线系统物理层安全传输 技术的研究提供了理论分析支，为探索实用的物理层安 全通信方法奠定了坚实的基础。 3多天线通信系统物理层安全传输技术及 研究进展 3．1结合人工噪声的波束成形技术 基于波束形成的安全通信主要思想是在各个阵列 输出的基础上进行加权求和从而形成发送的天线波束。 运用最优准则调节天线阵的各个天线单元的加权向量． 提高信号的输出信噪比，以达到抑制干扰、安全通信的 目的。Shabnam Shafiee在信道状态信息(CSI)准确的假 设下讨论了在MISO窃听信道上的以最优化保密容量 为目的的波束成形设计．但是实际中关于窃听端的CSI 却很难做到十分准确。 …—嘲卜—嗣永、‰ l · ·1●■———÷ 图3波束成形原理 为提高保密通信的中断概率，Satashu．G提出的人 工噪声辅助法的核心思想是在发送端人工地产生特定 形式的噪声来协助需要传递的信号，针对Eve窃听信道 会被衰落，而不会影响到合法接收端Bob对信号的接 收。在发送端天线数大于接收端天线数的情况下利用多 天线在主信道的零空间内传递人工噪声。令在k时刻发 射信号为： Xl(----WKUK+ZK (3) W。为波束成形向量，U。为发送序列，z。为高斯分布 变量的人工噪声且满足在Alice和Bob的信道矩阵HK 的零空间内即Hl(zK=0且HKWK#0。则Bob和Eve的接 受信号为： ●量橱■目珏 n风㈣ 雠。一曩K公㈣卜； 焉＼薄 A一；： 暴 一◆∥、 万方数据
理论探讨· Theoretical Discussion yBo=HkwEu+nk 相比,阵列冗余方法具有功率利用率更高的特点,但这 yEe GKWku+GKZ+ek (4) 种方法实现前提是阵列冗余必须存在,这在具体的应用 其中G4为窃听方Eve的信道矩阵,e为信道噪声,中受到了很大的限制 在最优化安全容量的求解中得出发送端必须用至少N33天线选择策略 个空间维度来产生人工噪声,剩下的空间维度用于传输 线选择策略已经在多天线通信系统中有着广泛 信息信号,当Eve具有多个天线或者有多个联合窃听者而深入的研究,其同样适用于物理层安全领域,旨在增 且其天线数目总和大于 Alice的发送天线数目时,人工强系统安全性能的同时,降低硬件运算处理复杂度。文 噪声可以被Eve计算并完全消除。 献[I]发现最大比传输可增强系统的安全容量。NanY 通过使用人工噪声法不管窃听信道的信道状态是分析了当源节点采用发天线选择策略在瑞利衰落信道 否好于主信道的信道状态,都可确保实现一定最小速率下的安全容量大于零的概率以及安全中断概率的闭式 的保密通信,但是由于人工噪声的引人,造成功率利用表达式 率很低,若窃听端增加天线数目,发送方就需要更多的 目前多数研究还停留在天线选择安全传输策略可 空间维度去产生人工噪声,则用来传输信息信号的空间达的安全容量上,如何研究基于选择天线策略的安全传 维度数就会减少。 输方案将是未来一个十分重要的方向。 而在MIMO上行链路中,由于收发天线数目对比34中继协作 与下行相反,而无法应用上述方案。由于人工噪声信号 在无法采用多天线技术场景中,为获得空间分集增 和有用信号同时发送,如何调整两者之间最优的功率分益虚拟MMO技术而提出的协作通信技术,与多天线 配来增强系统的保密容量也成为研究热点之一。尽管发系统类似,可以通过类比多天线系统的保密容量相关理 送人工噪声造成了功率浪费,但在一些对安全要求很高论得到中继续协作通信系统的保密性能的结论 的场合(如军事通信)中,该方法还是可以考虑的。 3.2阵列余法 信道 虽然利用人工噪声与波東成形策略能够有效增强 系统的安全性能,但是需要知道精确的窃听者和目的节 A 点的CSI,将导致巨大的反馈开销及复杂度,而且当信 道缓慢变化时,Eve可以通过CMA等盲均衡算法估计 得到发射符号。 对此, Xiaohua. L提出了基于阵列冗余的随机加权 传输方法使各天线发射信号最后在期望用户接收点同 相叠加,合法接收方可以直接进行最大似然解调。在 A A Alice完全知道信道信息hA的前提下在每次发射符号 接收者1 时随机选取w并使其满足wh=hs‖(hsl‖=(h ha)y。若发送功率固定,对权系数进行归一化,Bob和 图4中继窃听模型 Eve的接受信号为: XB(nesx(n) P 相对于点对点多天线通信系统来说,协作中继系统 ha‖v(n) 的网络结构更加复杂,拥有更多的节点更复杂的空间 信道特征和更多变的信息传输策略,现有大多数多中继 yon p-x(n)w w" he tVe(n) 协作研究只针对一个中继节点或一次中继传输,一旦扩 由于基站在发射每个符号时都随机变换天线,将会展到多个中继节点往往会导致实现难度和调度复杂度 导致窃听者的信道随机快速变化,导致窃听者无法通过成倍上涨,而在实际应用中往往会涉及到使用多个中继 盲均衡算法解调。仿真表明这种方法能够很好地完成无节点进行多次中继传输的情况,因此目前多数研究在应 线安全传输的功能,与经典的使用随机加权系数的方法用上有一定的局限性 万方数据 信息安全与技术·2014年5月·29·
ynobk----HkWkU+nk yE诎=GkWku+GkZk+ek (4) 其中Gk为窃听方Eve的信道矩阵，ek为信道噪声， 在最优化安全容量的求解中得出发送端必须用至少N。 个空间维度来产生人工噪声，剩下的空间维度用于传输 信息信号，当Eve具有多个天线或者有多个联合窃听者 且其天线数目总和大于Alice的发送天线数目时，人工 噪声可以被Eve计算并完全消除。 通过使用人工噪声法不管窃听信道的信道状态是 否好于主信道的信道状态，都可确保实现一定最小速率 的保密通信。但是由于人T噪声的引入，造成功率利用 率很低，若窃听端增加天线数目，发送方就需要更多的 空间维度去产生人工噪声．则用来传输信息信号的空间 维度数就会减少。 而在MIMO上行链路中．由于收发天线数目对比 与下行相反，而无法应用上述方案。由于人工噪声信号 和有用信号同时发送，如何调整两者之间最优的功率分 配来增强系统的保密容量也成为研究热点之一。尽管发 送人1二噪声造成了功率浪费，但在一些对安全要求很高 的场合(如军事通信)中，该方法还是可以考虑的。 3．2阵列冗余法 虽然利用人工噪声与波束成形策略能够有效增强 系统的安全性能，但是需要知道精确的窃听者和目的节 点的CSI，将导致巨大的反馈开销及复杂度，而且当信 道缓慢变化时，Eve可以通过CMA等盲均衡算法估计 得到发射符号。 对此．)(iaohua．L提出了基于阵列冗余的随机加权 传输方法，使各天线发射信号最后在期望用户接收点同 相叠加．合法接收方可以直接进行最大似然解调。在 Alice完全知道信道信息hAB的前提下在每次发射符号 时随机选取w并使其满足w“h。B=||hAB 1|(||h加1|=(hABH hAB)”。若发送功率固定，对权系数进行归一化，Bob和 Eve的接受信号为： x曲Fx(n)斋№忡曲) (5) 蚶n)2x(n)斋w“№㈩“n) (6) 由于基站在发射每个符号时都随机变换天线，将会 导致窃听者的信道随机快速变化，导致窃听者无法通过 盲均衡算法解调。仿真表明这种方法能够很好地完成无 线安全传输的功能，与经典的使用随机加权系数的方法 理论探讨·Theoret ical Oi scuss ion 相比，阵列冗余方法具有功率利用率更高的特点，但这 种方法实现前提是阵列冗余必须存在，这在具体的应用 中受到了很大的限制。 3．3天线选择策略 天线选择策略已经在多天线通信系统中有着广泛 而深入的研究．其同样适用于物理层安全领域，旨在增 强系统安全性能的同时．降低硬件运算处理复杂度。文 献[11]发现最大比传输可增强系统的安全容量。Nan．Y 分析了当源节点采用发天线选择策略在瑞利衰落信道 下的安全容量大于零的概率以及安全中断概率的闭式 表达式。 目前多数研究还停留在天线选择安全传输策略可 达的安全容量上．如何研究基于选择天线策略的安全传 输方案将是未来一个十分重要的方向。 3．4中继协作 在无法采用多天线技术场景中，为获得空间分集增 益虚拟MIMO技术而提出的协作通信技术，与多天线 系统类似，可以通过类比多天线系统的保密容量相关理 论得到中继续协作通信系统的保密性能的结论。 拳。I≥耙币铺JIl会 窃听看 ”’4 1。’l厂 中继 爱。 平缝 图4中继窃听模型 相对于点对点多天线通信系统来说，协作中继系统 的网络结构更加复杂，拥有更多的节点、更复杂的空间 信道特征和更多变的信息传输策略，现有大多数多中继 协作研究只针对一个中继节点或一次中继传输，一旦扩 展到多个中继节点往往会导致实现难度和调度复杂度 成倍上涨．而在实际应用中往往会涉及到使用多个中继 节点进行多次中继传输的情况，因此目前多数研究在应 用上有一定的局限性。 信息安全与技术·2014年5月·29· 、△～ 氐、 JJ公～●●-．．飞叁哩 万方数据
Theoretical discussion·理论探讨 4多天线通信系统跨层安全传输 Theory (ISIT), Jun. 2007, pp. 2466-2470. [8] Amitav Mukherjee, Alee. Swindlehurst, Robust Beamformir 目前多数研究基于物理层下的安全传输对通信信 for Security in MIMI Wiretap Channels with Imperfect CS, EEE Trans 道环境依赖很大,不能保证概率为1的安全,从而不能 Signal. Proc,p351-360,01 满足实际的安全需求。通过将物理层安全与传统密码技 [9] Satashu. G and Rohit. N, Member. Guaranteeing Secrecy using 术结合实现安全增强技术,其物理层信号设计简单,开 Artificial Noise, IEEE Trans. Wire. Commun,w.7,mo.6.,Jun.208 销较小,能够实现概率为1的安全。 pp:2l80-2189 文献[14]中研究了一种基于 Alamouti安全编码,设 [10] X. Li and J. H. Wu. Using antenna array redundancy and 计一种扭曲信号代替了空时码中的符号集来扰乱窃听 Communications, vol 2, no 3, pp: 24-32, 2007. 方解码,窃听者想要从受干扰的信号中获取密钥将会比 [11] Hirley. A, Richard. D S, etc. Performance of Transmit Antenna 传统的流加密信号更加困难。 Selection Physical Layer Security Schemes. IEEE Signal. Proc. Let, Jun 总的来说,利用现代密码学成熟的设计分析方法与012,p372-375 物理层安全结合将是未来通信安全领域的重要研究和12N.Yang. HimaL. AS, Iain B C. Physical Layer Security of 应用方向。 Antenna Correlation. IEEE Trans. Inform. Foren Security, Jan. 2013, pp: 254-259 5结束语 [13]Hui. M. W, Miao. L, Xiang. G. X and Qinye. Y, Joint MMO系统能充分利用信道特点,其成为建立合法 Cooperative Beamforming and Jamming to Secure AF Relay Systems with 通信者优势信道的重要手段,未来的重点研究方向是如 Individual Power Constraint and No Eavesdroppers CSI. IEEE Signal 何更充分地结合不同信道条件实现更大秘密容量的Poe.Let,wo.20.m0.1.1an.2013,p3942 MIMO系统优势信道建立方法,如何实现与传统保密手 [14] Wen, H, Gong G, Pin-Han. H. MIMO Cross-Layer Secure Communication Architecture Based on STBC. Telecommunication 段相互融合与互补 [15]Gao Q. N, Zhu. Y, Zhao, Y, Secure MIMO Communication 参考文献 System Based on Time Varying Linear Transformation. In Procee dings of [1] C. E. Shannon. Communication theory of secrecy systems. Bell IET International Conference on Wireless, Mobile and Multimedia stematic Technical Joumal, vol 28, Pp: 656-715, 1949 Networks 2010(ICWMNN), Beijing, China, Sept 2010, pp: 183-186. [2]A. D. Wyner. The Wire-tap Channel. Bell Systematic: Technica Jourmal,vol.54,pp:1355-1387,1975. 作者简介 [3]1. Csiszar and J. Komer. Broadcast channels with confidential 唐杰(1987-),男,电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实 messages. IEEE Trans. Inform. Theory, vol 24, Pp: 339-348, 1978 验室博士生;主要研究方向和关注领域:无线通信与信 [4]M. Nloch, J. Barros and M. R. D. Rodrigues, Wireles 潘绯(1989-),女,电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实 information theoretic security. IEEE Trans. Inform. Theory, vol54,mo6,验室博士生;主要研究方向和关注领域:移动通信安全 pp:2515-2534.June,2008 润发(1989-),男,电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点 5]A.0.Hemo. Secure space -time communication. EEE Trans.实验室硕士生;主要研究方向和关注领域:移动 nform. Theory, vol, 49. Pp: 3235-3249, 2003 宋欢欢(1989-),女,电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点 6F. Ogier and B. Hassibi. The secrecy capacity of the mime实验室硕士生;主要研究方向和关注领域MMO系统与空 wiretap channel. Allerton Conference on Communication, Control and 文红(1969-),女,电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实 Computing (Allerton, IL. USA), 2007. 验室教授,博士生导师;主要研究方向和关注领域:无线通信与通信 [7]S. Shafiee and S. Ulukus. Achievable rates in Gaussian MISO *A nannels with secrecy constraints, Proc. IEEE Int. Symp. Information ·39年5月·信息安全与技术
Theoretical Discussion·理论探讨 4多天线通信系统跨层安全传输 目前多数研究基于物理层下的安全传输，对通信信 道环境依赖很大。不能保证概率为1的安全，从而不能 满足实际的安全需求。通过将物理层安全与传统密码技 术结合实现安全增强技术，其物理层信号设计简单．开 销较小，能够实现概率为1的安全。 文献[14]中研究了一种基于Alamouti安全编码，设 计一种扭曲信号代替了空时码中的符号集来扰乱窃听 方解码，窃听者想要从受干扰的信号中获取密钥将会比 传统的流加密信号更加困难。 总的来说．利用现代密码学成熟的设计分析方法与 物理层安全结合将是未来通信安全领域的重要研究和 应用方向。 5结束语 MIMO系统能充分利用信道特点．其成为建立合法 通信者优势信道的重要手段，未来的重点研究方向是如 何更充分地结合不同信道条件实现更大秘密容量的 MIMO系统优势信道建立方法．如何实现与传统保密手 段相互融合与互补。 参考文献 [1】C．E．Shannon．Communication theory of secrecy systems．Bell Systematic Technical Journal，v01．28，Pp：656—715，1949． 【2】A．D．Wyner．The Wire—tap Channel．Bell Systematic Technical Journal，v01．54，pp：1355—1387，1975． [3】I．Csiszar and J．Korner．Broadcast channels with confidential messages．IEEE Trans．Inform．Theory，v01．24，pp：339—348，1978． [4]M．Nloch，J．Barros and M．R．D．Rodrigues，Wireless information theoretic security．IEEE Trans．Inform．Theory，v01．54，no．6， pp：25 15—2534，June，2008． 【5]5 A．0．Hero．Secure space—time communication．IEEE Trans． Inform．Theory，v01．49，pp：3235—3249，2003． [6】F．Oggier and B．Hassibi．The secrecy capacity of the mimo wiretap channel．Allerton Conference Oil Communication，Control and Computing，(Allerton，IL，USA)，2007． [7】S．Shafiee and S．Ulukus．Achievable rates in Gaussian MISO channels with secrecy constraints，Proc．IEEE Int．Symp．Information ．30．2014年5月．信息安全与技术 Theory(ISIT)，Jun．2007，pp．2466—2470． f8】Amitav．Mukherjee，A．1ee．Swindleburst．Robust Beamforming for Security in MIMI Wiretap Channels with Imperfect CSI，IEEE Trans． Signal．Proc，pp：351—360，201 1． [9】Satashu．G and Rohit．N，Member．Guaranteeing Secrecy using Artificial Noise．IEEE Trans．Wire．Commun，v01．7，no．6，Jun．2008， pp：2180—2189． [10]X．Li and J．H．Wu．Using antenna array redundancy and channel diversity for secure wireless transmissions．Journal of Communications，v01．2，no．3，pp：24—32，2007． [1 1]Hirley．A，Richard．D．S，ete．Performance of Transmit Antenna Selection Physical Layer Security Schemes．IEEE Signal．Proc．Let，Jun． 2012，pp：372—375． 【12】N．Yang，Himal．A．S，Iain B．C．Physical Layer Security of TAx，MRC with Antenna Correlation．IEEE Trans．Inform．Foren． Security，Jan．2013，pp：254—259． [13】Hui．M．W，Miao．L，Xiang．G．X and Qinye．Y，Joint Cooperative Beamforming and Jamming to Secure AF Relay Systems with Individual Power Constraint and No Eavesdropper’S CSI，IEEE Signal． Proc．Let，v01．20，no．1，Jan．2013，pp：39-42 【141 Wen．H，Gong G，Pin—Han．H．MIMO Cross—Layer Secure Communication Architecture Based on STBC．Teleeonmmnieations Systems，Aug．2011，pp：1-12． [15]Gao Q．N，Zhu．Y，Zhao．Y．Secure MIMO Communication System Based on Time Varying Linear Transformation．In Procee dings of lET International Conference on Wireless，Mobile and Multimedia Networks 2010(ICWMNN)，Beijing，China，Sept．2010，pp：183—186． 作者简介： 唐杰(1987一)，男，电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实 验室博士生：主要研究方向和关注领域：无线通信与信息安全。 潘绯(1989一)，女，电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实 验室博士生：主要研究方向和关注领域：移动通信安全。 廖润发(1989一)，男，电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点 实验室硕士生：主要研究方向和关注领域：移动信息安全。 宋欢欢(1989一)，女，电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点 实验室硕士生：主要研究方向和关注领域：MIMO系统与空时编码。 文红(1969一)，女，电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实 验室教授。博士生导师：主要研究方向和关注领域：无线通信与通信 安全。 万方数据
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