多用户干扰网络中基于干扰对齐的安全传输方案

面向物联网业务中的信息安全需求,考虑多用户干扰网络中存在多个窃听节点的场景,提出基于干扰对齐(IA,interference alignment)的物理层安全传输方案.为解决传统干扰对齐算法可能导致保密信号消除的问题,提出一种改进的交替最小化(AM,alternating minimization)方法,通过交替优化发射和接收矩阵消除多用户干扰,同时利用人工噪声(AN,artificial noise)辅助的最大特征模式波束成形(max-eigenmode beamforming)进行安全传输.为更加准确地分析该方案的可行性,提出将干扰对齐方程分解为独立的子方程及其组合,通过分析每个方程的可解性,得到了更严格的可行性必要条件.最后,通过优化保密信号和人工噪声之间的功率分配比例,在满足安全中断概率(SOP)的约束下,实现安全传输速率的最大化.仿真结果表明,该方案不但可以保证保密信号的质量,同时可以提高安全性能,因此可以更好地支持多用户干扰网络中的安全业务.