【摘要】：隨著5G技術(shù)的逐漸興盛,對新型寬帶無線通信技術(shù)的研究也越來越多。而寬帶無線通信用戶大多處于多徑信道環(huán)境下,由該環(huán)境造成的信號延時、衰落和信息泄露等問題將是眾多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)不得不面對的一個重要挑戰(zhàn)。在此背景下,物理層安全技術(shù)和時間反演技術(shù)得到了迅速發(fā)展。物理層安全技術(shù)主要是利用通信信道的固有特性來增強(qiáng)信號傳輸?shù)陌踩?而時間反演技術(shù)則是結(jié)合其電磁特性和物理信道特性來提高無線通信系統(tǒng)的保密性能。利用時間反演技術(shù)的時空聚焦特性不僅可以在一定程度上緩解多徑效應(yīng)引起的通信質(zhì)量問題,而且也可以保證信息傳輸過程的安全性。因此,將時間反演技術(shù)與物理層安全技術(shù)相結(jié)合是未來無線通信的重要研究方面�；诖�,本文的主要工作內(nèi)容為:第一,針對物理層安全研究中的竊聽信道問題,提出了一種聯(lián)合時間反演技術(shù)和人工噪聲的物理層安全傳輸機(jī)制。首先,在經(jīng)典竊聽信道模型中使用時間反演技術(shù),利用其時空聚焦性來提高信號傳輸過程中的安全性;其次,由于信息聚焦于接收點附近,竊聽用戶易于在接收點周圍竊聽到合法信息。因此,使用人工噪聲法和物理層零空間法相結(jié)合,令竊聽用戶很難在合法用戶及其周圍竊聽到有用信號,增強(qiáng)了合法用戶信號接收的可靠性。經(jīng)過仿真實驗,并且與現(xiàn)有的物理層安全傳輸機(jī)制對比,該系統(tǒng)的安全性能得到了有效的提升。第二,針對無線多徑信道中存在主動竊聽的情況,提出了一種新型的聯(lián)合時間反演和無線攜能通信技術(shù)的物理層安全傳輸方案。首先,發(fā)送方利用時間反演技術(shù)的時空聚焦特性來減小頻率選擇性衰落對通信信號的影響;其次,合法用戶使用功率分配器來收集發(fā)送方發(fā)送的信息和能量;最后,用符號出錯率和能量收集兩個指標(biāo)來評估系統(tǒng)性能,并且采用基于矩生成函數(shù)的方法來得到符號出錯率能量區(qū)域的解析解。仿真結(jié)果表明,采用時間反演技術(shù)可以降低系統(tǒng)的符號出錯率,同時,竊聽用戶發(fā)送的干擾信號也可以增強(qiáng)能量收集效率。
【圖文】：

圖 2.1 無線通信協(xié)議的分層結(jié)構(gòu)層處于協(xié)議棧的最底部，負(fù)責(zé)把物理信號轉(zhuǎn)換為調(diào)制信號，然棧的上層作進(jìn)一步處理。以無線物理層理論為基礎(chǔ)的保密機(jī)制道的唯一性、隨機(jī)性和互易性等固有特性，不依托上層的加密發(fā)生。傳統(tǒng)的加密手段是以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為切入點來研究安全通信是從信息論和信號處理的角度來研究安全通信。為了便于對無全面的了解，為本文的主要研究工作奠定理論基礎(chǔ)，，本節(jié)在簡聽信道模型之后，接著闡述了時間反演技術(shù)應(yīng)用于無線通信中討論了物理層安全中的關(guān)鍵技術(shù)方法。yner 竊聽信道模型. Wyner 最早在文獻(xiàn)[3]中引入了竊聽信道模型，該竊聽信道模型

圖 2.2 Wyner 竊聽信道模型. Wyner 認(rèn)為，如果竊聽信道的通信質(zhì)量比合法信道的通信質(zhì)量種編碼方式使竊聽方能夠在不竊取保密信號的情況下合法用戶速率 (Secrecy Rate)，這個最高安全傳輸速率被定義為保密容。把圖 2.1 的通信過程從信息論的方面描述如下。此時，Bob 和別為Y H Xba b nea eZ H X na 均為1 M信道矩陣，bn 和en 分別表示 Bob 和 Eve 接收到的高斯線物理層安全的主要性能指標(biāo)使用一些性能指標(biāo)來衡量無線物理層通信系統(tǒng)的安全性，定性
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2687771