چکیده:
یکی از چالشهای معمول در شبکههای مخابرات بیسیم، شنود شدن سیگنالهای پخششده از ایستگاههای رادیویی توسط استراقسمعکنندهها میباشد. در این مقاله نشان داده میشود که در یک شبکه مخابرات سلولی با وجود تخصیص فرکانس یکسان به تکتک کاربران، تکنیک همراستاسازی تداخل (IA)، افزون بر اینکه میتواند تداخلهای درون و بین سلولی را بهطور کامل حذف کند؛ همچنین قادر است حداکثر درجات آزادی (DoF) امن را برای شبکه فراهم کند و ارتباطات را در برابر شنود مقاوم سازد. تکنیک IA میتواند نرخ محرمانگی شبکه را در SNRهای بالا به ناحیه نرخ کانال پخش تداخلی (IFBC) نزدیک نماید. بهمنظور اثبات ریاضی و شهودی قابلیت تکنیک همراستاسازی تداخل در افزایش امنیت ارتباطات، از یک الگوریتم IA شکلبسته در لینک فروسو یک شبکه سلولی ناامنشده استفاده شده است. نتایج شبیهسازیها نشان میدهد که بهازای محدودهای معین برای تعداد آنتنهای دریافت هر شنودگر، نرخ محرمانگی شبکه در SNRهای بالا بهخوبی به ظرفیت مجموع شبکه نزدیک میگردد.
خلاصه ماشینی:
در این مقاله نشان داده میشود که در یک شبکه مخابرات سلولی با وجود تخصیص فرکانس یکسان به تکتک کاربران، تکنیک همراستاسازی تداخل (IA)، افزون بر اینکه میتواند تداخلهای درون و بین سلولی را بهطور کامل حذف کند؛ همچنین قادر است حداکثر درجات آزادی (DoF) امن را برای شبکه فراهم کند و ارتباطات را در برابر شنود مقاوم سازد.
ماتریس پیشکد نیز ماتریسی نرمالیزه شده است؛ بنابراین ماتریسهای سیگنال و تداخل را برای سیستم سلولی MIMO IFBC میتوان بهصورت روابط (5) و (6) تشکیل داد.
(5) (6) ماتریسی است که معرف زیرفضای سیگنال مطلوب4 دریافتی توسط کاربر میباشد و ماتریس زیرفضای تداخل برای این کاربر است که از کنار هم چیدن ماتریسهای فضای تداخل درون و بین سلولی (5ICI و 6IUI) به وجود میآید.
اگر فرض شود شنودگر سلولام بهدنبال شنود سیگنال کاربر باشد؛ در اینصورت ماتریسهای سیگنال و تداخل مربوط به این شنودگر را میتوان بهصورت زیر تشکیل داد: (12) (13) ماتریسی است که معرف زیرفضای سیگنال مطلوب دریافتی توسط میباشد و ماتریس زیرفضای تداخل برای این شنودگر است که از کنار هم چیدن ماتریسهای فضای تداخل درون و بین سلولی بهوجود میآید.
در نتیجه (36) پس اگر باشد؛ داریم: (37) (38) نتایج عددی در شبیهسازیها، عملکرد نرخ محرمانگی و درجات آزادی امن برای سیستم متقارن دوسلولی و بهازای بررسی شده است.
نتایج نرخ محرمانگی و DoF امن بر حسب SNR بر اساس مرجع [12]، حداکثر مجموع درجات آزادی فضایی برای سیستم MIMO IFBC بهازای پیکربندی متقارن به شکل رابطه (40) میباشد.