基于阵列天线的无线安全传输方法研究

发布时间：2017-10-10 08:19

  本文关键词：基于阵列天线的无线安全传输方法研究

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【摘要】：4G以及即将到来的5G,让人们体会到了信息技术迅猛发展给人们带来的方便与快捷。在感受方便快捷的同时,通信系统的安全性也越来越受到人们的关注。为了提高无线通信系统的安全性,物理层安全技术随之产生。本文将阵列天线技术应用到物理层安全技术研究中,寻求能够解决无线通信系统在物理层安全传输问题的具体方案。在基于方向调制的安全传输方案中,通过遗传算法,获得方向调制的各天线最优权值,发送端对期望方向的合法用户进行安全传输,而其他方向的非法窃听者无法正确接收到有用信息。通过仿真对比,分析在不同窃听角度和发送者使用不同天线数的情况下,合法用户以及非法窃听者误码率的性能。对于合法用户、发送者和非法窃听者共线时如何进行安全传输的问题,提出了改进的方案。通过设计随机天线选择矩阵,使系统在发送者、非法窃听者、合法用户共线时也具有安全传输的特性,提升了方案的适用性。最后通过仿真证明了该方案的可行性与正确性。在随机天线选择的安全传输方案中,通过合法用户对发送者发送含有训练序列的发送请求,使发送者获得信道状态信息。发送者根据信道状态信息随机生成满足条件的阵列天线的权值,使发射信号在合法用户处正确接收,而非法窃听者由于对信道状态未知而无法正确接收。通过添加选择矩阵,改善了系统的功率利用率和接收者的误码率性能。对8天线条件进行仿真,对比了非法窃听者和合法用户的误码率曲线,以及使用选择矩阵以后对性能的改善。证明了该方案的正确性与可行性。同时,对于该方案中易出现的高峰均功率比问题,提出了一种基于部分传输序列的抑制算法。首先将原有天线阵列的权值分组,然后进行权值旋转变换,得到最优权值,从而提升了系统的稳定性。最后通过仿真,对比了8天线和16天线系统下的多种分组的性能。
【关键词】：物理层安全 阵列天线 方向调制 随机天线阵列 安全通信
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN918
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符号对照表10-11
• 缩略语对照表11-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 课题研究背景14-16
• 1.2 物理层安全研究现状16-18
• 1.3 论文的结构18-20
• 第二章 物理层安全基础20-40
• 2.1 信息理论知识20-25
• 2.1.1 香农的信息理论和模型20-23
• 2.1.2 维纳的离散无记忆窃听模型23-25
• 2.2 阵列天线25-32
• 2.2.1 阵列天线基本原理26-28
• 2.2.2 波束赋形28-31
• 2.2.3 波束赋形中的安全性31-32
• 2.3 遗传算法32-37
• 2.3.1 编码33-34
• 2.3.2 选择34-35
• 2.3.3 交叉35-36
• 2.3.4 变异36
• 2.3.5 适应度函数36-37
• 2.4 小结37-40
• 第三章 基于方向调制的安全传输方案40-58
• 3.1 方向调制40-46
• 3.2 安全性分析46-49
• 3.3 鲁棒性设计49-54
• 3.4 子阵天线方向调制54-56
• 3.5 小结56-58
• 第四章 基于随机天线阵列的安全传输方案58-68
• 4.1 基本模型58-60
• 4.2 传输方案60-63
• 4.3 高峰均功率比问题63-64
• 4.4 优化方案设计64-67
• 4.5 小结67-68
• 第五章 总结与展望68-70
• 5.1 总结68
• 5.2 展望68-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-76
• 作者简介76-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 穆鹏程;殷勤业;王文杰;;无线通信中使用随机天线阵列的物理层安全传输方法[J];西安交通大学学报;2010年06期

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本文编号：1005299