Capacidade de sigilo de um sistema com modulação espacial generalizada

Abstract

A utilização de múltiplas antenas (MIMO) em comunicações sem fio proporciona maiores eficiências espectral e energética. Para um melhor aproveitamento desses benefícios, é importante analisar e propor meios para aumentar a segurança da informação desses sistemas. A chamada modulação espacial (SM) é uma técnica de transmissão para sistemas MIMO já bastante conhecida por aumentar as eficiências espectral e energética, já que alguns bits de informação são transmitidos através da escolha das antenas de recepção e/ou transmissão, sem custo espectral ou energético. Recentemente, esta técnica também tem se mostrado bastante promissora para aumentar a capacidade de sigilo dos sistemas MIMO com bisbilhoteiro (MIMOME), definida como a maior taxa de transmissão na qual uma comunicação pode ser realizada sem que usuários bisbilhoteiros recuperem as mensagens destinadas ao usuário legítimo. Neste trabalho, a capacidade de sigilo de um sistema com modulação espacial generalizada, i.e., com informação espacial associada às antenas transmissoras e receptoras simultaneamente, é analisada. Sob certas condições, resultados indicam uma maior capacidade de sigilo desses sistemas em relação àqueles com SM convencional.

Abstract: The use of multiple antennas (MIMO) in wireless communications provides greater spectral and energy efficiencies. For a better use of these benefits, it is important to analyze and propose ways to increase the security of information in these systems. The so-called spatial modulation(SM) is a transmission technique for MIMO systems that is already well known for increasing spectral and energy efficiencies, since some information bits are transmitted through the choice of receive and/or transmit antennas, without spectral or energetic cost. Recently, this technique has also been shown to be very promising to increase the secrecy capacity of multiple-input-multiple-output multiple-antenna eavesdropper systems (MIMOME), defined as the maximum transmission rate at which the system can communicate in a way that the eavesdroppers cannot retrieve the messages intended to the legitimate user. In this work, the secrecy capacity of a system with generalized spatial modulation, i.e., with spatial information associated with the transmit and receive antennas simultaneously, is analyzed. Under certain conditions, results indicate a larger secrecy capacity of these systems compared to those with conventional SM.