基于数据辅助的有源窃听下大规模 MIMO 安全传输

本文研究了存在有源窃听的分时双工多小区多用户大规模多输入多输出（MIMO）系统的安全通信设计。我们假设窃听者在窃听期望用户的下行数据传输阶段之前，主动攻击上行导频传输和上行数据传输。我们利用接收到的导频和数据信号进行上行信道估计。我们分析表明，当发射天线数和数据向量长度均趋于无穷时，若期望用户与窃听者的信号功率不同，则它们的信号位于基站接收信号矩阵的不同特征空间中。该发现揭示，降低（而非提高）期望用户的信号功率可能是对抗窃听者强有源攻击的有效方法。受此启发，我们提出了一种数据辅助的安全下行传输方案，并推导了所提设计的渐近可达保密和速率表达式。数值结果表明，在强有源攻击下，与采用匹配滤波预编码和人工噪声生成的常规设计相比，所提设计获得了显著的保密速率增益。