多用户通信系统中的无线物理层安全研究

发布时间：2020-10-10 11:29

　　 无线物理层安全致力于在无线网络的物理层上实现信息流的安全传输。随着无线通信用户的快速普及和无线通信技术的快速发展,无线物理层安全的研究也取得了长足的进步。无线物理层安全的一个典型问题,就是在存在窃听端的情况下,通过优化设计通信系统的参数,来增强和提高系统的安全性。由于无线网络发展的复杂性和过渡性,网络也呈现出多样性的趋势,无线物理层安全致力于的场景也不尽相同。面对不同的无线网络特点和物理层配置,如何有针对性地将物理层安全的概念与之结合起来,是未来无线通信网络亟待解决的问题。本文主要针对多用户码分多址(CDMA)和多输入多输出(MIMO)无线通信网络,提出利用多用户干扰来弱化窃听者偷听,增强安全性的无线物理层安全方案。具体地,本文的主要工作和贡献在于:(1)研究并提出了通过利用多用户通信系统的多用户干扰,来弱化窃听者的偷听,降低保密信号信息被恢复的可能性的总体方案。对合法接收用户,需要同时减弱多用户之间的干扰,保证发送端与合法用户之间的正常通信。对于偷听者,需要增强用户之间的干扰,弱化偷听,实现干扰利用和干扰避让的统一。(2)针对多用户码分多址通信系统,在已知窃听者信道信息的基本假设下,介绍了通过优化多用户的扩频码,实现增强系统安全性的保密扩频码设计方案。(3)针对多用户多输入多输出通信系统,在假设已知窃听者信道信息和未知窃听者信道信息两种情况下,介绍了通过设计发送端和接收端的波束成形和发送功率,来弱化窃听者偷听,提升保密性的方案。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN918
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 物理层安全研究的引入和兴起
        1.2.2 多用户物理层安全的研究现状
    1.3 本文研究内容
    1.4 本文结构
2 相关无线通信物理层技术介绍
    2.1 码分多址系统概述
    2.2 多输入多输出系统概述
3 基于多用户干扰利用物理安全方法的基本思想
4 码分多址物理层安全
    4.1 系统模型和问题归纳
    4.2 单用户码分多址物理层安全研究
        4.2.1 半正定松弛算法求解(SDR)
        4.2.2 基于瑞利商搜索算法
    4.3 多用户码分多址物理层安全方案研究
    4.4 实验仿真验证
        4.4.1 单用户系统的保密扩频码设计仿真
        4.4.2 单用户系统的保密扩频码设计仿真
5 多输入多输出物理层安全
    5.1 MIMO多用户系统模型和保密波束成形问题归纳
    5.2 信道已知情况下的保密波束成型设计
    5.3 信道未知情况下的保密波束成型设计
    5.4 针对多个保密用户的可扩展性
    5.5 实验仿真
结论
参考文献
附录A 最大信干噪比滤波器数学表达式的证明
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

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本文编号：2835123