Phân tích hiệu năng truyền bảo mật sử dụng mã Fountain với kỹ thuật lựa chọn ăng-ten phát

Bài viết đề xuất mô hình bảo mật lớp vật lý sử dụng mã Fountain với kỹ thuật chọn lựa ăng-ten phát tại trạm gốc. Trong mô hình đề xuất, một trạm gốc đa ăng-ten truyền dữ liệu đến một người dùng hợp pháp, trong sự xuất hiện của một nút nghe lén bất hợp pháp, với giả xử rằn cả D và E là các thiết bị đầu cuối được trang bị đơn ăng-ten.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích hiệu năng truyền bảo mật sử dụng mã Fountain với kỹ thuật lựa chọn ăng-ten phát Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) Phân Tích Hiªu N´ng Truy∑n B£o M™t S˚ Dˆng Mã Fountain VÓi Kˇ Thu™t L¸a ChÂn ãng-ten Phát ∞ng Th∏ Hùng⇤ và Nguyπn Th§c DÙng† , ⇤ HÂc Viªn Kˇ Thu™t Quân S¸, Hà NÎi † §i hÂc Thông tin Liên l§c, Nha Trang Email: danghung8384@gmail.com, dnthacdung4@gmail.com Tóm t≠t—Trong bài báo này, chúng tôi ∑ xußt mô hình n´ng b£o m™t trong truy∑n thông vô tuy∏n. ∞c biªt, kˇ b£o m™t lÓp v™t l˛ s˚ dˆng mã Fountain vÓi kˇ thu™t chÂn thu™t l¸a chÂn ´ng-ten phát (Transmit Antenna Selection: l¸a ´ng-ten phát t§i tr§m gËc (BS). Trong mô hình ∑ xußt, TAS) ã ˜Òc nghiên c˘u rÎng rãi do Î ph˘c t§p th¸c mÎt tr§m gËc (BS) a ´ng-ten truy∑n d˙ liªu ∏n mÎt ng˜Ìi hiªn thßp cıa các chuÈi t¶n sË vô tuy∏n (Radio Frequence dùng hÒp pháp (D), trong s¸ xußt hiªn cıa mÎt nút nghe lén bßt hÒp pháp (E), vÓi gi£ s˚ r¨ng c£ D và E là các thi∏t b‡ ¶u Chains) trong khi v®n §t ˜Òc b™c phân t™p ¶y ı [5], cuËi ˜Òc trang b‡ Ïn ´ng-ten. Chúng tôi ˜a ra các bi∫u [6], [7]. Các tác gi£ trong [8], ã phân tích hiªu n´ng b£o th˘c d§ng t˜Ìng minh cıa xác sußt gi£i mã và b£o m™t thông m™t cıa các kênh nghe lén MIMO vÓi kˇ thu™t TAS ˜Òc tin thành công (SS) t§i nút ích, xác sußt ch∞n (IP) t§i nút th¸c hiªn t§i máy phát và các ph˜Ïng pháp k∏t hÒp tín nghe lén và sË l˜Òng các gói mã hóa trung bình ˜Òc phát bi hiªu thu khác nhau. Trong [9], ã nghiên c˘u TAS vÓi mã BS (ANEP) trên kênh truy∑n pha- inh Rayleigh. CuËi cùng, hóa Alamouti và phân bÍ công sußt trong các kênh nghe chúng tôi th¸c hiªn mô ph‰ng Monte-Carlo ∫ ki∫m ch˘ng các bi∫u th˘c toán hÂc ã tìm ra. lén MIMO. HÏn n˙a, trong [10] ã kh£o sát hiªu n´ng b£o T¯ khóa—Mã Fountain, Kˇ thu™t l¸a chÂn ´ng-ten phát, m™t cıa hª thËng vÓi giao th˘c TAS và k∏t hÒp t sË tËi a B£o m™t lÓp v™t l˛, Kênh truy∑n pha- inh Rayleigh. (Maximal Ratio Combining: MRC) vÓi tín hiªu ph£n hÁi không hoàn h£o. Ti∏p ∏n, trong [11] các tác gi£ ã kh£o I. GIŒI THIõU sát hiªu n´ng b£o m™t cıa các m§ng a ng˜Ìi dùng ˜Ìng Ngày nay, b£o m™t trong thông tin vô tuy∏n ã thu hút xuËng vÓi nhiπu nhân t§o b¨ng viªc thi∏t k∏ phân bÍ công ˜Òc nhi∑u s¸ quan tâm, do tính chßt phát sóng qu£ng bá sußt tËi ˜u ∫ tËi a tÍng dung l˜Òng d¯ng b£o m™t cıa hª t¸ nhiên cıa kênh truy∑n vô tuy∏n làm cho viªc truy∑n d˙ thËng. Trong [12], ∫ t´ng m˘c Î b£o m™t cıa kênh hÒp liªu dπ dàng b‡ tßn công [1]. ∫ b£o £m an toàn thông tin, pháp, các ph˜Ïng pháp l¸a chÂn nút gây nhiπu cÏ hÎi khác nhi∑u thu™t toán mã hóa và gi£i mã d˙ liªu ã ˜Òc tri∫n nhau ã ˜Òc ∑ xußt trong các m§ng nghe lén a ng˜Ìi khai t§i lÓp ˘ng dˆng d¸a trên nhi∑u gi£ thuy∏t khác nhau, dùng. Trong [13], ph˜Ïng pháp l¸a chÂn ng˜Ìi dùng tËi ˜u nh˜ gi£ s˚ r¨ng liên k∏t gi˙a máy phát và máy thu t§i lÓp trong các m§ng chuy∫n ti∏p a ng˜Ìi dùng vÓi gây nhiπu v™t l˛ là không lÈi, không trπ ∫ £m b£o Î tin c™y cıa cÎng tác ã ˜Òc phân tích d¸a vào bi∫u th˘c tËc Î d¯ng viªc truy∑n d˙ liªu, trong khi nh˙ng k¥ nghe lén b‡ giÓi b£o m™t ˜Òc ˜a ra. HÏn n˙a, các kˇ thu™t chÂn l¸a nút h§n v∑ kh£ n´ng tính toán và thi∏u các thu™t toán hiªu qu£ chuy∫n ti∏p, chuy∫n ti∏p cÎng tác, truy∑n thông a ch∞ng ∫ gi£i mã thông tin. Tuy nhiên, gi£ ‡nh này ang b‡ suy và gây nhiπu nhân t§o cÙng ã ˜Òc khai thác rÎng rãi ∫ y∏u cùng vÓi viªc phát tri∫n các thu™t toán hiªu qu£ cÙng c£i thiªn PLS trong truy∑n thông vô tuy∏n [14], [15], [16], nh˜ viªc t´ng lên kh£ n´ng tính toán cıa các thi∏t b‡ thông [17]. tin hiªn §i, ví dˆ nh˜ máy tính l˜Òng t˚. Chính nh˙ng giÓi MÎt trong nh˙ng vßn ∑ cÏ b£n trong thông tin vô tuy∏n h§n này là Îng l¸c thúc ©y ∫ nhi∑u nhà nghiên c˘u g¶n là t´ng hiªu qu£ s˚ dˆng b´ng thông và Î tin c™y trong các ây ã t™p trung th£o lu™n v∑ các vßn ∑ b£o m™t thông kênh truy∑n bi∏n Íi liên tˆc theo thÌi gian. Bên c§nh ó, tin t§i lÓp v™t l˛ (Physical Layer Security: PLS) nh¨m §t viªc truy∑n tín hiªu trên các kênh vô tuy∏n ph£i Ëi m∞t vÓi ˜Òc b£o m™t b¨ng cách khai thác ∞c tính riêng biªt cıa s¸ suy gi£m v∑ chßt l˜Òng kênh truy∑n, nh˜ suy hao ˜Ìng các kênh truy∑n vô tuy∏n khác nhau, nh˜ nhiπu nhiªt, nhiπu truy∑n, pha- inh, nhiπu,. . . và do v™y, ∫ §t ˜Òc hiªu sußt và tính chßt thay Íi cıa các kênh pha- inh [2]. Khái niªm s˚ dˆng phÍ t¶n, các hª thËng vô tuy∏n c¶n ph£i thích ˘ng v∑ PLS l¶n ¶u tiên ˜Òc giÓi thiªu bi Shannon [3], và linh ho§t trong các i∑u kiªn kênh truy∑n bi∏n Íi khác sau ó ˜Òc m rÎng bi Wyner [4], vÓi i∑u kiªn b£o m™t nhau. ∫ gi£i quy∏t nh˙ng vßn ∑ trên, thì mã Fountain hoàn h£o ˜Òc phân tích d¸a trên quan i∫m cıa l˛ thuy∏t (Fountain codes: FCs), hay mã Rateless (Rateless codes: thông tin t˜Ïng lai. RCs) ã ˜Òc ∑ xußt [18], [19], có th∫ thích ˘ng linh ho§t Trong nh˙ng n´m g¶n ây, ã có nhi∑u công trình nghiên vÓi các i∑u kiªn kênh truy∑n khác nhau mà không c¶n bi∏t c˘u v∑ PLS  các góc Î khác nhau nh¨m nâng cao hiªu thông tin tr§ng thái kênh (Channel State Information: CSI) ISBN: 978-604-80-5076-4 108 Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) t§i máy p ...