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·