问题引入
深夜发送一条敏感信息,你是否担心被“隔空窃听”?随着6G时代临近,大规模天线阵列(XL-array)技术让无线传输速度飙升,但电磁波的开放特性也让通信安全面临更大挑战。传统加密技术依赖复杂算法,不仅增加设备负担,还可能被量子计算破解。如何从物理层筑牢安全防线,成为学术界攻坚焦点。
研究背景
东南大学卢海全、曾勇团队在《信息与电子工程前沿》发表的最新研究,将“延迟对齐调制(DAM)”技术引入近场通信场景。与远场通信中信号像平行光传播不同,近场区域的电磁波呈现“非均匀球面波”特性(如同石子投入水面后扩散的波纹),这让天线阵列能像“精准聚光灯”一样锁定目标区域。团队发现,利用这一特性,DAM不仅能消除目标接收端的信号干扰,还能让窃听者陷入“信息迷宫”。
方法创新
传统OFDM技术通过插入保护间隔和人工噪声(AN)对抗窃听,但牺牲了20%以上功率,且高峰均功率比(PAPR)导致设备能耗激增。DAM则另辟蹊径:通过给每条信号路径“定制延迟”和“智能波束成形”(类似为不同道路设置红绿灯调度),让合法接收端的多径信号完美叠加,窃听端却因路径差异产生符号间干扰(ISI)。
研究首次证明,当基站天线数远超用户多径数量时,仅需低复杂度的“最大比传输波束成形”,就能实现零信息泄露。即使天线数有限,采用“路径零干扰波束成形”也可在用户端消除干扰,同时让窃听者接收质量下降63%(实验数据)。
实验验证
在28GHz毫米波频段实测中,DAM展现出压倒性优势:
- 安全速率:256天线时,DAM比AN-OFDM提升42%,相当于每秒多传输3部高清电影;
- 能耗效率:单载波特性使其峰均功率比降低70%,设备续航延长2倍;
- 时延控制:传统OFDM需12.8%的循环前缀开销,DAM仅需0.6%,更适合实时传输。
研究还揭示一个反直觉现象:当基站天线超过200根时,若仍采用远场“平面波”模型设计波束,安全性能会骤降28%。这警示行业必须重视近场“球面波”建模。
结论展望
“DAM的本质是让信道特性成为天然防护盾。”论文通讯作者曾勇解释。该技术已在小规模智能工厂试点,未来或将用于国防保密通信、医疗数据传输等场景。但挑战依然存在:超大规模阵列的能耗问题尚未解决,且对抗“智能反射面辅助窃听”等新型攻击仍需突破。团队透露,下一步将探索“DAM+智能超表面”的混合架构,在提升能效的同时扩大安全覆盖范围。
来源: 信息与电子工程前沿FITEE