大规模天线阵列的物理层安全方向调制关键技术研究

发布时间：2019-10-03 19:21

【摘要】：方向调制技术充分利用了天线阵的物理特征以及丰富的信道资源,提供了解决无线通信的安全问题的一种途径。现有的方向调制技术主要从天线阵列出发,通过相移器或高速的射频开关在非期望方向上的星座图产生随机的变化。本文主要研究了多天线环境下的方向调制关键技术,主要工作与创新点可以概括如下:(1)研究了基于相控阵的方向调制技术,通过设置相移器的相移值可以调整各个方向的星座图。本文改进了传统的基于相控阵的方向调制技术,运用多目标优化的遗传算法克服了现有相控阵方向调制技术在垂直方向上不敏感的问题,使得合法接收者垂直方向上的窃听也依然无法通过敏感的接收机接收正确的信息。(2)现有的天线子集选择算法主要有随机选择算法和模拟退火算法,模拟退火算法虽然解决了随机选择算法旁瓣大的问题。但是并没有考虑非期望方向上的星座图的形变情况。本文运用遗传算法对传统的天线子集选择算法进行目标优化,从而加剧了非期望方向上星座图形变。(3)提出了基于人工噪声的方向调制技术。现有的物理层安全技术中,对人工噪声的使用均是用来恶化窃听信道,本文在方向调制中联合人工噪声,在保证期望方向上星座图不变的情况下,利用人工噪声扰乱非期望方向上的星座图。通过每发送一个符号对添加人工噪声的天线进行随机选择,使得窃听者还原的星座图产生随机的变化。
【图文】：

南京邮电大学硕士研究生学位论文 第四章 天线子集选择算法优化4.4 仿真结果与分析现有 MIMO 技术多是使用 8 根或者 16 根天线发射信号，仿真时使用 32 个阵元的天线阵每次天线子集选择 16 根天线用于发射信号，假设期望角度为 60 度。在传统的基于随机选择的天线子集方向调制技术情况下，传输 100 比特的信息，在期望角以及 50 度形成的星座图下图所示。

南京邮电大学硕士研究生学位论文 第四章 天线子集选择算法优化4.4 仿真结果与分析现有 MIMO 技术多是使用 8 根或者 16 根天线发射信号，仿真时使用 32 个阵元的天线阵每次天线子集选择 16 根天线用于发射信号，假设期望角度为 60 度。在传统的基于随机选择的天线子集方向调制技术情况下，传输 100 比特的信息，在期望角以及 50 度形成的星座图下图所示。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5

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本文编号：2545563