衰落高斯MIMO窃听信道下安全发送方案及其优化问题

作     者：马康宁 徐寅飞 邵硕 吴越 Kangning MA;Yinfei XU;Shuo SHAO;Yue WU

作者机构：上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 东南大学信息科学与工程学院南京211189 

出 版 物：《中国科学：信息科学》 (Scientia Sinica(Informationis))

年 卷 期：2022年第52卷第2期

页      面：239-252页

核心收录：

学科分类：11[军事学] 1105[军事学-军队指挥学] 0839[工学-网络空间安全] 08[工学] 110505[军事学-密码学] 110503[军事学-军事通信学] 

基　　金：国家重点研发计划(批准号:2020YFB1807504,2020YFB1807500,SQ2020YFA070077) 国家自然科学基金(批准号:61901261,61901105,61941106,52078117) 上海市扬帆计划(批准号:19YF1424200) 江苏省自然科学基金(批准号:BK20190343)资助项目 

主　　题：高斯MIMO窃听广播信道 衰落信道 广播逼近 叠加编码 内生安全 

摘      要：自适应的物理层安全技术是6G通信中具有抗量子攻击实现通信安全一体化的重要挑战问题.本文研究了合法用户信道状态随机衰落,且各状态不满足退化关系的高斯多天线输入输出(MIMO)窃听信道的信道容量问题.我们引入弱超多数化(weak supermajorization)理论对各状态排序.并采用广播逼近(broadcast approach)技术,即基于叠加编码(superposition coding)架构设计编码并予以优化,从而完成信道状态信息(channel state information,CSI)未知情况下的物理层安全传输,实现通信系统的内生安全.该编码架构下的参数的优化问题可以表征为对数函数的非凸优化问题,因此我们提出了求解该传输方案最优输入的快速算法.