WikiEdge:ArXiv-2408.17169v1/methods

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這篇文獻的工作部分詳細介紹了如何在無單元大規模多輸入多輸出(CF-mMIMO)系統中,針對主動竊聽攻擊,使用多天線接入點(APs)和保護性部分零強制(PPZF)預編碼來提高通信的安全性。以下是這部分的主要內容:

  1. 系統模型構建
    • 構建了一個包含L個APs和K個單天線用戶的CF-mMIMO系統模型。同時,考慮了一個單天線的主動竊聽者E,該竊聽者通過發送與合法用戶相同的導頻序列來污染上行鏈路信道估計階段。
  2. 預編碼設計
    • 為了在下行數據傳輸階段提高信號傳輸質量,採用了PPZF預編碼方案。該方案旨在通過部分消除對強用戶造成的干擾,同時保護弱用戶免受干擾,以實現期望信號增益和干擾消除之間的平衡。
  3. 優化問題求解
    • 提出了一個優化問題,目標是在保證每個AP的最大傳輸功率、合法用戶的特定服務質量(QoS)要求以及竊聽者的最大允許信噪比(SINR)的約束下,最大化被攻擊用戶的接收SINR。該優化問題通過路徑跟蹤算法求解。
  4. 接入點選擇和功率優化
    • 提出了一種基於大規模衰落的貪婪AP選擇方案,以及一種功率優化方法,旨在提高系統的保密頻譜效率(SSE)。通過選擇性地激活對系統SSE貢獻最大的APs,並優化每個AP的功率分配,以增強合法鏈路的同時抑制竊聽鏈路。
  5. 竊聽攻擊檢測
    • 開發了一種基於接收導頻信號平均功率的竊聽攻擊檢測方法。該方法能夠在不需要用戶即時信道狀態信息(CSI)的情況下,通過比較接收導頻信號的平均功率與理論值來檢測竊聽攻擊的存在。
  6. 數值結果分析
    • 通過數值模擬驗證了所提方法的有效性。模擬結果顯示,PPZF預編碼方案相比傳統的最大比傳輸(MRT)方案,在SSE上取得了顯著的改進。此外,AP選擇和功率優化方法進一步提高了系統的SSE性能。