利用人工噪声对齐实现无线 X 网络的安全自由度

本文研究了$M \times K$无线 X 网络中的保密消息传输问题，其中每个发射机旨在向每个接收机发送一条保密消息。特别地，基于一种结合干扰对齐与人工噪声传输的人工噪声对齐 (ANA) 方法，研究了该网络的安全自由度 (SDOF)。首先，推导出带有保密消息的$M \times K$ X 网络 (XNCM) 的 SDOF 上界为$\frac{K(M-1)}{K+M-2}$。通过提出一种 ANA 方法，证明了对于具有时变/频变信道的上述 XNCM，当$K=2$时该 SDOF 上界是紧的。对于$K \geq 3$，证明了即使存在外部窃听者，也能实现$\frac{K(M-1)}{K+M-1}$的 SDOF。所提方案的核心思想是向网络注入人工噪声，使其在接收端的干扰空间中对齐以保证保密性。此外，针对发射机无信道状态信息的网络，提出了一种盲 ANA 方案，在接收端配备可重构天线的情况下，对于$K,M \geq 2$可实现$\frac{K(M-1)}{K+M-1}$的 SDOF。所提方法为保密编码和干扰对齐提供了一种线性途径。