物理層でのMIMO-OFDMシステムの暗号化方法の基本的な考え方

簡単な言葉で説明してみました。この資料を理解するために、ロシア語のテキストを読む能力と数学の少しの知識を除いて、特別な知識は必要ないように私には思えます。おそらくどこかで重要な詳細を見逃したり、あまりにも明白なことを言ったりしましたが、これはすべて一般に利用できるようにするためです。厳密に判断しないでください。幸せな読書。

なぜこれがそれほど重要なのですか？

, , ( , ). , . OFDM ( , ), . – , – MIMO .

, . , .

…

. OFDM- MIMO massive-MIMO , .

MIMO massive-MIMO ?

MIMO (Multiple Input Multiple Output) – , . :

SISO - Single Input Single Output
SIMO - Single Input Multiple Output
MISO - Multiple Input Single Output
MIMO - Multiple Input Multiple Output

, SIMO – , , . , 1000 , 5000 . , - . , MIMO , , - - .

MIMO , . , . ( ). , , , . MIMO , .

:

(time diversity) – .
(frequency diversity) – , .
(spatial diversity) – ( ) , , .

Y – , H – , X – , N – (AWGN- ). :

– – :

$X ^ * =（H ^ TH- \ sigma ^ 2I）^ {-1} H ^ TY$

, .

Massive-MIMO – , . 128, 256… , 2-3 . MIMO WiFi, LTE. Massive-MIMO 5G , , 6G.

. MIMO , , . , ( ).

MIMO-system OFDM .

OFDM (orthogonal frequency-division multiplexing — ) – , , . .

- OFDM- : (ISI – inter-symbol interference) (ICI – inter-carrier interference).

ISI

, , . , (guard interval).

ICI

, , . – . (CP insertion) – , , ISI, .

OFDM:

( ( ), )
( )

OFDM:

, -

, . , .

: , (CIA triangle - Confidentiality, Integrity, Availability). .

.

, . , , . :

.
– . , , .
(, ), , .

.

, . : , , , .

.

. , , . - DOS (Denial of Service) DDOS (Distributed Denial of Service) . .

, ( ) . . MIMO-OFDM .

, . .

: Fake client attack (FCA) Fake access point (AP) attack.

Fake client attack. (CSI – Channel State Information). .

Fake access point attack. , - . .

. .

, . , , , .

:

H0 = " " H1 = " "
,
, .

AKBA(asymmetric-key based authentication):

, .

$h_n（t）=αh_n（t − 1）+ \ sqrt {1-α^ 2} z_n（t）$

α - , z(t) - c.. .

, b.
b, - (K1, K2)
K1, K2, .

SKBA(symmetric-key based authentication):

, .

$h_n（t）=αh_n（t − 1）+ \ sqrt {1-α^ 2} z_n（t）$

. , .
2N

$c ^ * = argmin_ {c∈C} || h_A（2）-c || ^ 2$

.

.

$c ^ * = argmin_ {c∈C} || h_B --c || ^ 2$

- , .

( , ). ( MIMO-OFDM ) . , .

.

PLA(Physical Layer Authentication)

, ( ).
t > 1 , :

$ψ（t）= \ frac {1} {N {\ gamma_ {A}} ^ 2（t）} \ sum_ {n = 1} ^ {N} {| h_n（t）-α^ {t-1} h_n（1）| ^ 2}$

:

, , . , .

, , .

: , , .

, . 4 . ( ) , , , ( , ). , .

. , .

. , ( - ). . :

N - AWGN( ), H - , X -

:

$X ^ * = S ^ {-1} H ^ {-1} Y = X + S ^ {-1} H ^ {-1} N$

. , , . .

, M .

M w . M

$x = \ sum_ {i = 1} ^ {M} {w_ms_i}$

(SINR - signal-to-interference-plus-noise ratio)

$\ gamma_ {k、m} = \ frac {P | h_kw_m | ^ 2} {\ sum_ {i = 1、i \ neq m} ^ {M} {P | h_kw_i | ^ 2} + \ sigma ^ 2}$

P -

:

$w_ {m_k} = arg max_ {1≤m≤M} {γ_{k、m}}$

, SINR SINR. , SINR. .

.

: . . , .

(AN - Artificial Noise)

. , , .

l- :

$x ^ l_ {AN} =Ω^ l_ {ZF} u ^ l + Z ^ lv ^ l$ $Ω^ l_ {ZF} =（H ^ l）^ {+}$

Z SVD :

:

:

$y ^ l_ {AN} = G ^ lx ^ l_ {AN} + n ^ l = G ^lΩ^ l_ {ZF} u ^ l + G ^ l Z ^ lv ^ l + n ^ l$

(AFF - Artificial Fast Fading)

. . , .

l- :

$x ^ l_ {AFF} =Ω^ l_ {AFF} u ^ l$ $Ω^ l_ {AFF} = [Ω^ l_ {rand}Ω^ l_ {キャンセル}] ^ T$

, : , .

$Ω^ l_ {キャンセル} =（{H ^ l} _ {キャンセル}）^ {-1}（I- {H ^ l} _ {rand} {Ω^ l} _ {rand}）$

:

$y ^ l_ {AFF} = H ^ lx ^ l_ {AFF} + n ^ l = u ^ l + n ^ l$

:

$y ^ l_ {AFF} = G ^ lx ^ l_ {AFF} + n ^ l = G ^lΩ^ l_ {AFF} u ^ l + n ^ l$

, , . , ( ), … . , .

. , . , . , , .

, .

. , . .

:

[] - What is Information Security? The Basics of Information Security

[] - Comparison Between Asymmetric and Symmetric Channel-Based Authentication for MIMO Systems

[] - A Physical Layer Security Scheme Employing Imaginary Receiver for Multiuser MIMO-OFDM Systems

[] - High security orthogonal factorized channel scrambling scheme with location information embedded for MIMO-based VLC system

[] - Mode Selection in MU-MIMO Downlink Networks: A Physical-Layer Security Perspective

[]-クラスター化されたワイヤレスセンサーネットワークセキュリティのための仮想MIMOベースの協調ビームフォーミングおよびジャミングスキーム

[] -MIMOフェージングワイヤータップチャネルを介した物理層認証

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