افزايش امنيت در ارتباطات شبكه‌هاي مخابرات سلولي با به كارگيري روش همراستاسازي تداخل

Enhancing Communication Security in Cellular Communications Networks by using Interference Alignment Technique

يكي از چالش‌هاي معمول در شبكه‌هاي مخابرات بي‌سيم، شنود شدن سيگنال‌هاي پخش‌شده از ايستگاه‌هاي راديويي توسط استراق‌سمع‌كننده‌ها مي‌باشد. در اين مقاله نشان داده مي‌شود كه در يك شبكه مخابرات سلولي با وجود تخصيص فركانس يكسان به تك‌تك كاربران، تكنيك همراستاسازي تداخل (IA)، افزون بر اين كه مي‌تواند تداخل‌هاي درون و بين سلولي را به طور كامل حذف كند؛ همچنين قادر است حداكثر درجات آزادي (DoF) امن را براي شبكه فراهم كند و ارتباطات را در برابر شنود مقاوم سازد. تكنيك IA مي‌تواند نرخ محرمانگي شبكه را در SNRهاي بالا به ناحيه نرخ كانال پخش تداخلي (IFBC) نزديك نمايد. به منظور اثبات رياضي و شهودي قابليت تكنيك همراستاسازي تداخل در افزايش امنيت ارتباطات، از يك الگوريتم IA شكل‌بسته در لينك فروسو يك شبكه سلوليِ ناامن‌شده استفاده شده است. نتايج شبيه‌سازي‌ها نشان مي‌دهد كه به ازاي محدوده‌اي معين براي تعداد آنتن‌هاي دريافتِ هر شنودگر، نرخ محرمانگي شبكه در SNRهاي بالا به‌خوبي به ظرفيت مجموع شبكه نزديك مي‌گردد.

One of the common challenges in wireless communications networks is wiretapping broadcast signals from radio stations by eavesdroppers. In this paper is shown that interference alignment (IA) technique can be completely eliminated intra and inter-cell interferences, in a cellular communications network with the same frequency allocation to all of the users. Also, this technique is able to provide maximum degrees of freedom (DoF) and securing the communication against eavesdropping. IA approximately can close the rate of network secrecy to rate region of the interfering broadcast channel (IFBC) in high SNR regime. In order to prove the mathematical and intuitive capability of the interference alignment technique in increasing communication security, a kind of IA algorithm closed-form is used in the downlink of an unsecured cellular network. Simulation results are demonstrated for a certain range from the number of eavesdropper’s receive antennas, that secrecy rate well possible come close to the network sum-capacity in high SNRs.