5G通信中的增强物理层安全信号处理技术探讨

5G通信中的增强物理层安全信号处理技术探讨

翟炳银  

中通服咨询设计研究院有限公司   210019

摘要：在当前时代背景下，5G通信网络日益发展，5G通信在实现传输环节中，可以通过采用增强物理层的手段，以提高信息本身的安全水平。通过长期探索，中国也在有关方面做出显著成果，但还是有部分难题未能突破。本文重点讲述5G通信网络建设的意义，讨论5G无线通信物理层技术，并针对安全信号处理技术提出若干见解与展望。

关键词：5G通信；增强物理层；安全信号处理技术；

当前时期，虽然人民群众所使用的无线通信系统技术，已经具有良好的传播功能，但是用户的通讯中却仍然存在着窃听隐患，因此，更新无线通信系统技术至关重要，这也对相关研究人员的工作带来极大挑战。在过去，如果想解决内部数据被窃听问题，最有效的方案就是给内部网络层进行保密，但是在对秘钥的使用与控制方面也常常会出现缺陷情况。近几年，安全信号领域的探索逐渐向5G通信中增强物理层安全信号处理技术发展，在减少高层技术复杂性上的优越性已经显而易见，有着非常广泛的应用前景与开发意义。

1 5G通信网络构建的重要性

1.1 扩大系统容量

随着通讯科技的蓬勃发展，使中国互联网络也逐渐走向信息时代，并且实际使用范围也得到显著特高。同时，在通信技术初期阶段4G网络较难提高传输的可靠性，因此，通过创建5G通信网络，可以明显强化网络信息传递速度，从而实现5G通信网络能够快速传递[1]。

1.2 重视5G通信网络用户体验

4G网络的不断发展，使移动应用方式得到改善，也促进互联网科技的进步。5G网络不仅速率更高，同时备受人民群众青睐，在保证安全的同时，还能做到看起来特别真实。人民群众不仅能够随时随地欣赏到4K视频，还不需要担心网络的安全问题。

1.3 提升资源利用率

5G传输速率相较于4G传输速度成倍数增长，使人民群众对网络的发达以及信息传递能力有重新的审视。从专业角度来看，4G网络传输在信息量较大的情况下，带宽也会随之增加，使网络传输速度受到一定程度的影响，并且整体传输水平也会有丢失以及降低。但是随着5G通信的广泛应用，网络传输速度会被慢慢得到有效提升[2]。

2 数据发射阶段物理层安全信号处理技术

由于人民群众在进行5G通信时，会传递出大量的信息，并且还会涉及到个人隐私信息，如果个人信息没有进行适当的保密管理，就会造成对用户隐私信息泄露的风险。基于此，解决个人隐私信息被窃取的可能，就应该在最大程度上去解决5G通信中存在的安全隐患。目前，在5G通信网络的物理层安全信号处理环节中，主要采用以下两种处理手段：

2.1 干扰信号加入的安全信号处理技术

因为智能移动终端数据的容量还不够大，因此，一些功能比较强的信息安全管理技术，都不能实施合理利用。所以，经过5G通信创新技术有效提升物理层安全信号处理技术，安全性信号处理技术在其中就起到至关重要的作用。基于移动通讯的特性，推出在5G通信安全信号中，加入干扰信号技术。5G通信干扰信号的添加，主要就是在智能移动终端进行对主信道数据接收后，传输信息的过程开始前添加部分人工噪声干扰信号，将主信道信号以及噪声进行处理，再通过数据编码加密，对信息进行加密以及解码传递，再实施抄送。安全信号处理技术的根本目的在于，能够有效防止使用客户在5G通信后，信息被拦截以及窃取的可能性，同时通过人工干扰信号的加入，即使数据信息被拦截或被窃取，也能够有效降低数据信息泄露数量，进一步增添数据安全性。在实际应用环节中，需要注意：首先，需要避免干扰信号超出主信道的信号，因此，应该有效处理人工干扰信号的变化状况；其次，虽然添加干扰信号以后，能够合理降低拦截者窃取信息效果，但是对用户使用自身信号的完整性而言，还是会存在负面影响，所以在选择上必须做到准确，才能够可以对5G通信网络体系发挥更大的保障作用[3]。

2.2 数据编码技术

5G移动通信的数据保障能力不足，这也成为阻碍5G移动通信进展的主要原因。在过去相关数据保障研究中，由于5G移动通信数据传输的重要性不高，所以人民群众也并不重视，但是今年来，随着通信技术发展成熟，5G移动通信网络被使用的更加广泛，5G移动通信中数据的传输问题又凸显出来。数据编码技术就是基于5G移动通信数据传输特性以及在传输环节中可能出现的各类情况，通过使用电子数据保护手段将物理层安全信息以数据编码，在数据层进行处理后，才能将信息传输到相对应设备中。常用的数据保护措施就是使用矩阵类型将数据流进行排列组合，方便对物理层上数据形成保护。但是，因为目前移动智能终端对信息的处理水平不高，因此单纯采用数据编码方法实现数据保护是远远不够的，而且系统破解的风险也依然较大，所以在实际工作中仍需把理论与实践更有效地融合起来，在应用编码方法实现后，有关的研究人员仍需多方考察其他信息处理方法的效果，从而全面保护5G移动通信设备[4]。

3 物理层安全信号处理技术

3.1 数据信号以及功率分配

对于数据信号以及功率分配而言，对整体功率的科学分配能够使数据信号稳定性得到有效强化，假如信号发射机在知道窃取信息这的CSI值时，通过精细计算后，将很难准确给予最大安全保护。也正是因为这个原因，按照相关研究成果，在多种情况下，相应的功率分配均需要依靠功能评估，包含安全系数、信号中断

几率及其最大值与下界等。在MISOSE现场中，如果从发射器中可以得知主信道的全部CSI数量之后，就可以拿它与全部CSI加以比较，但此时如果再选择加入人工噪声，信息将会出现泄漏的情形，从而影响正常使用。如果从发射器中获得的CSI信息具有缺陷，此时即可给MISOME或MIMOME添加人工噪声。

3.2 物理层处理双向校正技术

校正反馈中，重新校正方式具有一定程度的可行性，但在实际通信环节中，通常会消耗大量资料，导致整体效益低下，在其正常运作过程，需要多次校准与反馈。不难发现，此类校准方法在优化早期方法有一定作用，并且能克服早期不足之处。并且，本方法最大的优势就是在对双向校正时，对接收器进行集成作业，从而使得运行的效果有所改善。就目前而言，这一类型大致可分为二种，其工作场地完全不相同。由于信道自身有互易特性，始发端就可以直接对目标信息进行收集。但是，由于窃取信息者能够直接实施目标数据的采集，因此不容易发现。在前期环节中，发射机传输讯号时，会额外增加一些人工噪声，方便可以对窃听讯号产生干扰作用。但是，在载波网络前向以及反向的系统内部，具有频率点差，但是在信道传输间，却并不具有互易功能。因此，根据这一情况，还必须采用重新校正方法。如果接收器在完善逆修正，把一些刚获取到的信息传输给发射端口，同时也可以使用随机方式校正信息。但是，在传播信息环节中，发送器有可能会遭遇到截获。就当前而言，上述试点修复在技术问题上还是有其特殊性，所以，有关部门需要深入研究，对其不断完善[5]。

结束语：

综上所述，5G网络的使用可以提高信息传输的效率以及稳定性。虽然目前研究已给出相应的处理方法，但由于SCI具有许多漏洞，很可能被他人窃听。当前还必须加强研发合作，有效掌握数据可靠性以及安全性，逐渐提高客户服务，面对初期产生的问题，从而及时得到合理解决。

参考文献：

[1]王力，李宏伟.基于5G通信的增强物理层安全信号处理技术分析[J].信息与电脑(理论版)，2020，32(23)：188-190.

[2]刘蕊，刘宏嘉，王鑫炎.5G通信中的增强物理层安全信号处理技术[J].通信电源技术，2020，37(06)：166-167.

[3]郑曙祥.5G通信中的增强物理层安全信号处理的技术[J].科技资讯，2019，17(25)：10-11.

[4]刘春阳，马英，陈周天，张万东.5G通信中的增强物理层安全信号处理技术探讨[J].通讯世界，2017(20)：66-67.

[5]李荣秀.5G通信中的增强物理层安全信号处理技术探讨[J].内蒙古科技与经济，2016(19)：92-93.