大规模MIMO中的物理层安全
信息论
2016-03-03 v2 math.IT
摘要
我们考虑存在能够同时干扰和窃听的敌手时的单小区下行大规模MIMO通信。我们表明大规模MIMO通信对于无训练阶段干扰攻击（敌手仅干扰数据通信并同时窃听数据通信和训练）天然具有弹性。具体地，我们表明在此类攻击下获得的安全自由度（DoF）与无攻击下获得的最大DoF相同。此外，我们评估了基站（BS）为了建立信息论安全甚至无需Wyner编码所需的天线数量。接下来，我们表明一旦敌手开始干扰训练阶段，情况完全不同。具体地，我们考虑一种称为训练阶段干扰的攻击，其中敌手同时干扰和窃听训练与数据通信。我们表明在此类攻击下，最大安全DoF等于零。而且，即使在基站天线数渐近状态下，用户的最大可达速率也趋于零。为应对此攻击，我们开发了一种防御策略，其中我们使用密钥对导频序列分配进行加密以对敌手隐藏它们，而非加密数据。我们表明，如果导频信号集合的基数适当缩放，对敌手隐藏导频信号分配可使用户实现安全DoF，与无攻击下的最大可达DoF相同。最后，我们讨论计算密码学如何作为隐藏导频信号分配的合法候选。事实上，虽然密码学不能实现信息论安全，但敌手为实现非零互信息泄漏率所需的计算能力趋于无穷。
引用
@article{arxiv.1505.00396,
title = {Physical Layer Security in Massive MIMO},
author = {Y. Ozan Basciftci and C. Emre Koksal and Alexei Ashikhmin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1505.00396},
year = {2016}
}