多跳协同中继网络下物理层安全传输方案

来源：信号处理杂志 2021年第8期北京时间：

作者：张广大, 任清华, 樊志凯

摘要：针对多跳中继传输系统的信息安全传输问题，提出了一种基于全双工模式下多节点协作干扰(FD-MCJ)的物理层安全传输方案。该方案利用通信网络中的中继节点发送干扰信号恶化窃听节点的接收性能，同时中继节点根据信道状态信息(Channel State Information, CSI)自适应的选择两种情况下的安全传输方案。本文首先利用泊松点过程对窃听节点位置进行安全建模；然后，根据CSI可用程度，给出不同的安全传输具体方案，在考虑系统的跳数、天线间自干扰以及发射功率和干扰功率等因素下，推导FD-MCJ方案下系统保密中断概率的闭式解；最后，数值分析和蒙特卡洛仿真表明，理论推导的正确性以及多跳中继系统中采用全双工多节点协作干扰方案能够有效提升系统安全性能。

关键词：多跳中继系统, 物理层安全, 协作干扰, 信道状态信息, 随机几何, 全双工, 保密中断概率