【摘要】：安全性是衡量通信系統(tǒng)性能的一個重要指標,通信系統(tǒng)的信息傳輸是否能夠得到足夠的安全保護,是這個通信系統(tǒng)能夠存在和應用的基本條件。當前無線通信系統(tǒng)沿用了傳統(tǒng)有線通信系統(tǒng)中的密碼學保護機制,其在網(wǎng)絡協(xié)議棧的上層使用密鑰加密算法對數(shù)據(jù)進行加密,從而確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩�。然�?無線通信系統(tǒng)由于具有開放性和靈活性等特點,使其面臨著比傳統(tǒng)有線通信系統(tǒng)更加嚴峻的安全挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)密碼學保護信息的出發(fā)點不同,物理層安全技術對于通信系統(tǒng)的安全保護是植根于網(wǎng)絡協(xié)議棧最底層的物理層,利用無線信道的時變和衰落等特性,將其作為一種天然的密鑰元素來對信息進行加密保護,能夠在不影響合法用戶雙方正常通信的基礎之上,對非法用戶的竊聽行為造成有效干擾,從而達到保護通信系統(tǒng)安全通信的目的。本文根據(jù)現(xiàn)有物理層安全研究的現(xiàn)狀,主要從信號處理角度來提升物理層安全,并對其中涉及的兩項關鍵技術進行了深入細致的研究,主要包括以下內(nèi)容:首先,研究了物理層安全研究中人工噪聲(Artifical Noise,AN)這項關鍵技術,針對現(xiàn)有的基于自適應人工噪聲安全傳輸方法安全性能不足的問題,提出一種改進的基于星座旋轉的人工噪聲的安全傳輸方法。該方法在發(fā)送端根據(jù)合法信道的信道狀態(tài)(Channel State Information,CSI)和發(fā)送的符號,對人工噪聲進行特定角度的星座旋轉,使得到達合法接收端的人工噪聲有益于合法接收端解調(diào)信號。通過仿真分析,相比于現(xiàn)有方法,該方法能夠有效限制非法竊聽端竊取信息,并提高合法接收端的信噪比(Singal to Noise Ratio,SNR),顯著改善了系統(tǒng)的安全性能。其次,對物理層安全中另一項天線選擇(Antenna Selection,AS)關鍵技術進行了研究,針對現(xiàn)有的基于隨機天線選擇的安全傳輸方法保密容量不足的問題,提出一種改進的基于最優(yōu)天線選擇的安全傳輸方法,該方法的發(fā)送端根據(jù)合法信道狀態(tài)選擇出若干個增益最大的子信道所對應的發(fā)射天線,將其用來發(fā)送信號,使得合法接收端在接收信號時能獲得一定的選擇增益。通過仿真分析,相比于現(xiàn)有方法,該方法能夠有效地提高通信系統(tǒng)的保密容量,改善合法接收端的誤碼率性能,有效地提升了系統(tǒng)的安全性能。
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN92

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