本文關(guān)鍵詞：MIMO系統(tǒng)中物理層安全研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)得到更為廣泛的普及。然而,無(wú)線信道的開(kāi)放性,網(wǎng)絡(luò)的多樣性和復(fù)雜性,使得無(wú)線通信系統(tǒng)更容易受到安全攻擊,而傳統(tǒng)的加密解密方式,隨著終端計(jì)算能力的增強(qiáng)以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中密鑰分配問(wèn)題,使之變得容易破解。因此,基于物理層安全的保密體系成為近幾年來(lái)學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)之一。物理層安全技術(shù)是充分利用無(wú)線信道的隨機(jī)性,通過(guò)適用于安全的信道編碼,預(yù)編碼等相關(guān)技術(shù),使得在竊聽(tīng)者接收到的有用信息量以概率趨向于零的條件下,保證合法接收者能夠以一定的安全速率正確接收信息。 本文在此背景下,對(duì)物理層安全技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)討論,并對(duì)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀作了總結(jié)。然后根據(jù)不同的通信場(chǎng)景,對(duì)發(fā)送節(jié)點(diǎn)的預(yù)編碼方案做了深入研究。論文的主要研究?jī)?nèi)容及貢獻(xiàn)如下： 第一,在廣播竊聽(tīng)信道中,設(shè)計(jì)發(fā)送節(jié)點(diǎn)的預(yù)編碼方案,提升系統(tǒng)的安全中斷性能。在保證安全速率不變的情況下,聯(lián)合時(shí)空兩維資源,將符號(hào)擴(kuò)展到多個(gè)時(shí)隙進(jìn)行傳輸,可以獲得額外的時(shí)間分集增益,從而降低了系統(tǒng)的安全中斷概率。此外,為了對(duì)所提方案的安全性能進(jìn)行量化分析,本文同時(shí)理論推導(dǎo)出所提方案的安全中斷概率的分集階。 第二,在中繼竊聽(tīng)信道中,設(shè)計(jì)中繼節(jié)點(diǎn)的波束成形方案。本文考慮了一種更為實(shí)際的場(chǎng)景,即中繼節(jié)點(diǎn)被多個(gè)竊聽(tīng)者同時(shí)監(jiān)聽(tīng),中繼節(jié)點(diǎn)到合法接收節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)到竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)之間的信道為非完美信道。為了提高系統(tǒng)的頻譜利用率,本文聯(lián)合設(shè)計(jì)中繼節(jié)點(diǎn)的波束成形以及人工噪聲方案,最大化最差情況安全速率。 第三,在雙向中繼竊聽(tīng)信道中,設(shè)計(jì)中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)送波束成形以及中繼節(jié)點(diǎn)和源節(jié)點(diǎn)之間的功率分配方案。中繼節(jié)點(diǎn)采取物理層網(wǎng)絡(luò)編碼(Physical Layer Network Coding, PNC)的轉(zhuǎn)發(fā)方式,進(jìn)一步提高系統(tǒng)的安全性能。本文提出了一種聯(lián)合設(shè)計(jì)中繼節(jié)點(diǎn)波束成形以及功率控制方案,最大化系統(tǒng)的安全和速率。此外,為了降低算法的復(fù)雜度,本文同時(shí)提出了一種具有閉式解的次優(yōu)化算法,分別優(yōu)化中繼節(jié)點(diǎn)的波束成形與各節(jié)點(diǎn)之間的功率分配方案。 第四,在干擾竊聽(tīng)信道中,設(shè)計(jì)各發(fā)送節(jié)點(diǎn)之間的波束成形方案,最大化系統(tǒng)的安全和速率。在各個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)功率受限的情況下,本文提出了一種集中式的迭代優(yōu)化算法,充分利用干擾信道的廣泛存在的干擾信號(hào),干擾竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)的正常接收,同時(shí)減少合法接收節(jié)點(diǎn)之間的相互干擾,提升系統(tǒng)的安全和速率。
【關(guān)鍵詞】：MIMO系統(tǒng) 物理層安全 符號(hào)擴(kuò)展 波束成形 物理層網(wǎng)絡(luò)編碼 干擾信道
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TN919.3
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 引言11
• 1.2 物理層安全簡(jiǎn)介11-13
• 1.3 MIMO系統(tǒng)中物理層安全的預(yù)編碼技術(shù)13-14
• 1.4 本論文主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)14-17
• 第二章 廣播竊聽(tīng)信道中的物理層安全17-27
• 2.1 多天線系統(tǒng)下的竊聽(tīng)信道模型17-18
• 2.2 基于符號(hào)擴(kuò)展的預(yù)編碼18-25
• 2.2.1 符號(hào)擴(kuò)展設(shè)計(jì)19-20
• 2.2.2 安全速率分析20-22
• 2.2.3 中斷概率分析22-25
• 2.3 仿真結(jié)果25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 第三章 單向中繼竊聽(tīng)信道中的物理層安全27-39
• 3.1 研究背景27
• 3.2 單向中繼竊聽(tīng)信道模型及問(wèn)題描述27-30
• 3.3 非完美CSI中繼竊聽(tīng)信道預(yù)編碼設(shè)計(jì)30-34
• 3.4 仿真結(jié)果34-37
• 3.5 本章小結(jié)37-39
• 第四章 雙向中繼竊聽(tīng)信道下的物理層安全39-51
• 4.1 研究背景39-40
• 4.2 雙向中繼竊聽(tīng)信道模型及問(wèn)題描述40-43
• 4.2.1 信道模型40-41
• 4.2.2 安全問(wèn)題描述41-43
• 4.3 雙向中繼竊聽(tīng)信道預(yù)編碼設(shè)計(jì)43-49
• 4.3.1 聯(lián)合優(yōu)化方案43-46
• 4.3.2 次優(yōu)化方案46-49
• 4.4 仿真結(jié)果49
• 4.5 本章小結(jié)49-51
• 第五章 干擾竊聽(tīng)信道中的物理層安全51-59
• 5.1 研究背景51
• 5.2 K用戶干擾竊聽(tīng)信道模型51-53
• 5.3 基于安全和速率最大化的波束成形53-56
• 5.4 仿真結(jié)果56-58
• 5.5 本章小結(jié)58-59
• 第六章 總結(jié)和展望59-61
• 6.1 本文主要貢獻(xiàn)59-60
• 6.2 對(duì)未來(lái)研究工作的展望60-61
• 附錄A 最差情況安全速率計(jì)算61-63
• 附錄B 秩為一的證明63-65
• 附錄C 縮略語(yǔ)表65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71-73
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄73

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 倪長(zhǎng)輝;框架結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能拓?fù)鋬?yōu)化中若干基本問(wèn)題研究[D];大連理工大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：MIMO系統(tǒng)中物理層安全研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：484884