大规模阵列天线系统中物理层安全技术研究

发布时间：2023-01-31 04:21

　　在未来5G移动通信中,更大的吞吐量和更快的传输速率是一个重要需求,但无线通信的安全性也是用户关注的一个关键问题。在传统的无线通信系统中,主要依靠上层的加密技术来实现信息安全,需要通过大量数学运算实现,而物理层安全通过利用无线通信信道的正常随机性来确保信息传送到期望接收者,并同时保证不能被非期望者提取到正确信号,从根本上解决无线广播通信的安全问题。本文提出在大规模阵列系统中基于切换相控阵的天线选择安全方案,通过在每个发送符号间断从天线码本中选择天线结构来随机切换天线阵列,从而实现扰乱非期望方向窃听者的星座图,使其无法解调信号,同时保证期望方向星座图没有影响。在此基础上,还提出了基于迭代FFT的天线选择算法用于选择低旁瓣的天线阵列构成码本。之后,本文把线阵中的基于切换相控阵的天线选择安全传输方案,从一维线阵推广到二维平面阵,提出了基于天线子集选择的平面阵物理层安全传输方案。利用平面阵列在垂直方向上的波束控制能力,解决了线阵无法在俯仰角方向扰乱窃听者星座图的缺点,进一步提升了此方案的实际应用场景。同时,把线阵中的迭代FFT算法推广到面阵,用于选择面阵中低旁瓣的天线结构构成码本,用来天线切换。... 

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
专用术语注释表
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 相关技术研究现状
        1.2.1 大规模MIMO系统
        1.2.2 毫米波无线通信技术
        1.2.3 物理层安全技术
    1.3 本文内容结构与安排
第二章 大规模MIMO系统和物理层安全
    2.1 波束赋形技术
    2.2 方向调制技术
    2.3 物理层安全基本理论
        2.3.1 香农密码系统
        2.3.2 窃听信道
        2.3.3 保密容量
    2.4 5G通信中物理层安全
        2.4.1 大规模天线阵
        2.4.2 毫米波通信
    2.5 本章小结
第三章 基于切换相控阵的天线选择安全传输技术
    3.1 系统模型
    3.2 基于天线选择的安全性能分析
    3.3 基于迭代FFT的天线选择算法
    3.4 仿真结果分析
        3.4.1 天线选择的安全性能仿真
        3.4.2 基于迭代FFT的天线选择算法仿真
    3.5 本章小结
第四章 基于天线子集选择的平面阵物理层安全技术
    4.1 平面阵系统模型
    4.2 平面阵中天线选择安全性能分析
    4.3 面阵中的迭代FFT算法
    4.4 仿真结果分析
        4.4.1 面阵安全性能仿真
        4.4.2 面阵迭代FFT算法仿真
    4.5 本章小结
第五章 射频子阵列结构中混合预编码联合人工噪声安全技术
    5.1 毫米波系统和信道模型
        5.1.1 系统模型
        5.1.2 毫米波信道模型
    5.2 联合人工噪声的混合预编码设计
        5.2.1 安全容量下界
        5.2.2 混合预编码设计
    5.3 仿真结果分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢



本文编号：3733714