物理层保密无线通信技术研究

发布时间：2017-10-11 06:05

  本文关键词：物理层保密无线通信技术研究

  更多相关文章： 随机相位 MISO-OFDM模型 保密通信 蒙特-卡罗法 保密速率

【摘要】：随着移动通信网络的快速发展,除传输速率外,通信网络的稳定性、移动设备的便捷性、无线链路的安全性今年来也受到越来越多的关注。常用物理层保密通信的实现方式包括：波束形成及预编码方案、人工噪声实现方案以及中继传播实现方式。另外、添加合作干扰机、应用层加密算法与无线信道特性相结合、发送端天线选择等方法也多有提及。本文针对多天线发送端单天线接收端模型,提出了一种全新的基于随机相位的保密通信实现方案。该方案借鉴传统应用层加密系统设计方案以及MISOME(发射端多天线-接收端单天线-窃听端多天线)、MIMOME(发射端多天线-接收端多天线-窃听端多天线)模型下常用物理层保密通信的实现方式,提出了一种基于MISO-OFDM模型发送端随机相位实现方式。该方案通过随机设定发射端多天线信号相位并调节相应信号幅度从而增强发送端信号独立性与随机性以实现保密通信。首先、文章详细阐述了16QAM输入与高斯输入下保密速率(正规信道与窃听信道最大互信息差)与发射端天线数、正规信道与窃听信道相关系数以及正当接收端信噪比之间的关系；另外,本文详细论述并比较了静态信道与随机信道下固定相位以及随机相位对发送功率的影响。最后,本文讨论了该方案下发送功率最小化策略并就最小发送功率与最大发送功率下保密速率就行比较。另外,本文就窃听端误码率、不同信噪比及信道相关系数下保密速率,与人工噪声实现方式进行了详细比较。仿真结果表明本方案在信道相关较低时可实现与人工噪声方式相当的误码率；在信道相关较高时,随机相位实现方式就保密速率而言要优于人工噪声下结果。
【关键词】：随机相位 MISO-OFDM模型 保密通信 蒙特-卡罗法 保密速率
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN918
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题研究背景与意义8-9
• 1.2 物理层加密研究现状9-10
• 1.3 本文内容与章节安排10-12
• 2 应用层加密系统12-24
• 2.1 对称密码系统12-19
• 2.1.1 密钥生成机制12-13
• 2.1.2 密钥分发机制13-17
• 2.1.3 常用加密算法17-19
• 2.2 非对称密码系统19-24
• 2.2.1 公钥加密机制19
• 2.2.2 常用加密算法19-22
• 2.2.3 数字签名与哈希函数22-24
• 3 物理层加密系统24-44
• 3.1 研究概况24-27
• 3.2 预编码实现方式27-32
• 3.2.1 MISOME模型下实现27-28
• 3.2.2 MIMOME模型下实现28-31
• 3.2.3 多接收者多窃听者模型31-32
• 3.3 人工噪声实现方式32-37
• 3.3.1 MISOME模型下实现32-34
• 3.3.2 MIMOME模型下实现34-35
• 3.3.3 自适应功率分配35-37
• 3.4 中继传播实现方式37-44
• 3.4.1 解码前传实现38-40
• 3.4.2 放大前传实现40-42
• 3.4.3 合作干扰机实现42-44
• 4 随机相位实现44-63
• 4.1 通信框图与系统模型44-46
• 4.2 OFDM调制与误差估计46-48
• 4.3 随机相位生成及幅度控制48-53
• 4.3.1 发送端天线数为2情况50
• 4.3.2 发送端信号相关性分析50-51
• 4.3.3 不同信道类型及相位选择下平均发送功率分析51-53
• 4.4 发送端功率最小约束下保密速率分析53-56
• 4.4.1 16QAM输入55-56
• 4.4.2 理想高斯输入56
• 4.5 保密速率最大约束下发送端功率分析56-58
• 4.5.1 人工噪声实现下保密速率分析57-58
• 4.6 数值分析58-63
• 结论63-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况68-70
• 致谢70-72

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本文编号：1010872