多天线无线系统中用于安全物理层通信的信号处理方法

　　《多天线无线系统中面向物理层安全通信的信号处理方法》介绍了多天线无线系统中常用于增强物理层安全的信号处理方法。特别地，在数据传输阶段，我们回顾了安全波束赋形和预编码技术，其不仅能增强目的节点处的信号质量，也能降低窃听节点处的信息泄漏。同时还介绍了在信息传输同时利用人工噪声进一步恶化窃听节点处的信号接收质量的方法。进一步拓展这些技术在分布式天线系统和中继系统中的应用，在这些系统中多天线可能没有被部署在单个终端上，额外的空间自由度可以提供更高的设计灵活性和性能增益。但由于分布式终端间需要额外的协同传输以及系统内节节点的可信度问题，这将导致增加更多的安全威胁。在信道估计阶段介绍了所谓的差别化信道估计方案，其优化设计人工噪声辅助训练序列信号，增大目的节点和窃听节点处有效接收信号质量的差异。此时，需要的信号质量差异在发送私密信息之前就得到了增强，并且只需要在每个相干时间间隔内（而不是每个符号周期）执行一次。《多天线无线系统中面向物理层安全通信的信号处理方法》共分为6章。第1章介绍了无线系统中保障安全性的重要性和挑战，并给出了物理层安全概念的简要背景。第2章简要总结了信息论安全理论的基本结论。第3章介绍了安全波束赋形预编码以及人工噪声设计，这些技术被用来增强数据传输阶段需要的信号质量差异。在第4章中，这些信号处理技术被拓展应用到分布式天线系统和中继系统中。第5章介绍了差别化信道估计方案，用于实现在信道估计阶段的信号质量差异。最后，第6章进一步介绍了几种物理层安全应用场景和相应的研究方向。

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第1章 引言
1．1 无线通信系统中的安全问题
1．2 物理层安全的背景
1．2．1 无密钥物理层安全传输
1．2．2 基于信道的安全密钥生成
1．2．3 低截获和低检测概率信号设计
1．3 本书概要
参考文献
第2章 信息论物理层安全基础
2．1 典型窃听信道模型
2．2 高斯窃听信道和MIMO高斯窃听信道
2．3 组合窃听信道
2．4 遍历安全容量
2．5 安全中断
2．6 小结与讨论
参考文献
第3章 多天线无线系统中的安全预编码和波束赋形技术
3．1 典型多天线窃听信道中安全波束赋形和预编码方案
3．1．1 典型多天线窃听信道中安全波束赋形
3．1．2 典型多天线窃听信道中安全预编码
3．2 多目的多窃听系统中安全波束赋形
3．2．1 多播安全波束赋形
3．2．2 广播安全波束赋形
3．3 人工噪声辅助的安全波束赋形和预编码
3．3．1 人工噪声辅助的安全波束赋形
3．3．2 信息信号与人工噪声之间的功率分配
3．3．3 人工噪声辅助的安全预编码
3．4 多目的多窃听系统中人工噪声辅助的安全波束赋形
3．5 小结与讨论
参考文献
第4章 多天线无线中继系统中分布式安全波束赋形和预编码
4．1 可信中继情况下分布式安全波束赋形／预编码
4．1．1 可信译码转发中继情况下分布式安全波束赋形／预编码
4．1．2 可信放大转发中继情况下分布式安全波束赋形／预编码
4．2 非可信中继情况下分布式安全波束赋形／预编码
4．3 人工噪声辅助的分布式安全波束赋形／预编码
4．3．1 中继节点作为纯协同干扰节点
4．3．2 中继节点同时传输信息和人工噪声
4．4 小结与讨论
参考文献
第5章 多天线无线系统中增强安全性的信道估计
5．1 反馈再训练差别化信道估计方案
5．2 双向训练差别化信道估计方案
5．2．1 互易信道下的双向训练差别化信道估计方案
5．2．2 非互易信道下的双向训练差别化信道估计方案
5．3 小结与讨论
参考文献
第6章 现代无线通信系统中物理层安全增强
6．1 认知无线网络中的安全问题
6．2 正交频分复用和正交频分多址接入系统中的安全问题