非正交多址接入中的安全中继：可信与不可信场景

考虑一种下行单输入单输出非正交多址接入（NOMA）设置，其中基站（BS）在两个不安全环境的可能场景中与两个合法用户通信：存在外部窃听者，以及通过不可信中继通信。对于第一种场景，采用若干可信协作半双工中继来辅助 BS 的传输并保护其信号免受外部窃听者窃听。为此提出并分析了多种中继方案：协作干扰、解码转发与放大转发。对于每种方案，在中继处设计安全波束成形信号以最大化可实现的 secrecy rate 区域。对于第二种含不可信中继的场景，推导了两种不同中继方案——压缩转发与放大转发——在两种不同工作模式下的可实现 secrecy rate 区域。在第一种称为被动用户模式的方式中，用户接收来自 BS 与不可信中继的信号并合并以解码其消息。在第二种称为主动用户模式的模式中，用户与 BS 传输同时发送协作干扰信号以进一步混淆中继。聚焦于半双工节点，用户在干扰中继时（即处于活跃状态时）无法接收 BS 信号，仅依赖中继转发给它们的信号。结果表明，最佳中继方案高度依赖于系统参数，特别是节点间距离，以及系统所要工作的 secrecy rate 区域的哪一部分。