散射信道下物理层安全技术研究

发布时间：2020-06-15 11:40

【摘要】：散射通信由于其抗干扰能力强、越障能力强、传播信道可靠而被广泛应用于军事通信中。军事通信中通信系统的安全性至关重要,而原有无线通信中,侧重于分析链路层及以上的安全技术,不能完全保障通信系统的安全。因此人们将目光聚集于物理层,通过改进物理层的安全技术,确保无线信号的安全稳健传输。人工噪声法是物理层安全技术的重要方法,可通过人工噪声对合法用户与窃听用户的不同影响来获得安全容量。本文基于对流层散射信道下的通信系统,研究物理层安全技术。首先分析散射信道的特性,选取具有时频框架的SC-IFDM系统作为通信体制。在此基础上,研究了物理层安全技术,主要工作包括:1)分析乘性噪声安全方案的理论性能。本文将使用乘性噪声加密后的信号与原始信号的矢量差作为等效噪声,用信号功率与等效噪声的功率比作为窃听用户的信噪比,在此基础上从理论上分析了乘性噪声安全方案的性能。2)基于不同的分集方案研究乘性噪声安全方案的改进方法。首先,研究了散射通信中的分集方案,然后研究不同分集方案下的乘性人工噪声方案。研究结果表明,在变换域分集后加入乘性噪声,窃听系统达到安全速率所对应的信噪比提升约6dB;在变换域分集时使用两个乘性噪声,比只加变换域乘性噪声的安全速率略有提高。研究不同的序列对系统安全性的影响,仿真结果表明,选取ZC序列作为乘性噪声系统安全性能优于使用混沌序列作为乘性噪声。3)研究了基于极化MIMO系统的干扰插入加密算法。选用极化MIMO系统,既能提高散射信道的传输速率,又可以改善干扰插入安全算法的抗明文攻击能力。将极化MIMO系统中的传输信号进行二次加密,在插入干扰信号的同时,将该干扰信号与有效信号进行预编码,使二者充分组合后可达到增强安全性能的目的。使用信道矩阵作为默认的密钥,在信道增益大的子信道上传输信号,增益小的信道上发送干扰信号,最大化接收信号中有效信号的能量。研究结果表明,在与单天线系统发端发射功率一致的条件下,基于极化MIMO系统的干扰插入加密算法的安全性能比单天线系统的安全性能提升8dB,有效地增强了窃听系统的安全性。
【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】：2019
【分类号】：TN926
【图文】：

信道的超视距传输特性，信道中没有直射径，各径均建说，多普勒频移的大小反映了抽头系数变化的快慢。本信道模型，模型中各径均为瑞利信道，多普勒频移最大表 2.1 所示。表2.1 信道模型参数表1 2 3 4 5 瑞利 瑞利 瑞利 瑞利 瑞利 ) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 B ) -15 -10 -6 0 -5 0.5 秒内对流层散射信道变化图，可以看出各径随时间的道的影响。图 2.5 为信道的时频幅度图，从图中可以看出频率选择性。图 2.6 是多普勒频移为 8Hz时的散射信道

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李小文;江亚男;李秀;;5G系统终端物理层控制的设计与实现[J];电子技术应用;2019年04期

2 Carmelo De Mola;;同轴物理层:一个高成本效益、稳健且可扩展的物理层解决方案[J];今日电子;2017年08期

3 龙航;袁广翔;王静;刘元安;;物理层安全技术研究现状与展望[J];电信科学;2011年09期

4 ;MIPS科技实现USB 2.0高速物理层IP[J];单片机与嵌入式系统应用;2009年05期

5 曹镧;左志宏;;一种TD-SCDMA物理层测量值的采集上报方案[J];电信科学;2006年07期

6 ;安捷伦科技加入新成立的一体化10 Gbit/s物理层计划[J];电信技术;2004年02期

7 ;安捷伦科技加入10Gbps物理层计划[J];今日电子;2004年02期

8 张涛;刘樵;李晖;;多天线系统中物理层安全问题研究综述[J];信息网络安全;2016年05期

9 陈翔;秦浩浩;;多天线多载波系统物理层安全研究进展[J];无线电通信技术;2014年04期

10 张应宪;刘爱军;王永刚;潘小飞;;卫星通信物理层安全技术研究展望[J];电讯技术;2013年03期

相关会议论文 前10条

1 黄一平;;一种基于TD-SCDMA系统物理层原理的仿真实现[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年

2 任焱锋;;基于多天线的802．16e物理层仿真[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集（下册）[C];2008年

3 黄陈横;;3GPP NB-IoT物理层关键技术研究[A];2016广东通信青年论坛专刊[C];2016年

4 文琪;李乐民;;3GPP LTE物理层关键技术[A];四川省通信学会2007年学术年会论文集[C];2007年

5 李明;刘雯菲;;基于OFDM系统的物理层安全技术研究[A];第十九届中国科协年会——分9“互联网+”：传统产业变革新动能论坛论文集[C];2017年

6 王海;郑旭峰;曹锋铭;;IEEE 802．16物理层浅析[A];2005'中国通信学会无线及移动通信委员会学术年会论文集[C];2005年

7 陆遥;冯林;张睿;;一种VDES通信终端的物理层设计与实现[A];航天电子军民融合论坛暨第十四届学术交流会优秀论文集（2017年）[C];2017年

8 颜伟;蔡跃明;;双向中继信道中物理层网络编码的渐近性能分析[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年

9 冯海燕;宋卫峰;张浩;;基于OFDM物理层的电力线载波路由算法研究[A];2012电力行业信息化年会论文集[C];2012年

10 王月珍;;1xEV-DO Rev A与Rev 0的技术比较[A];广东省通信学会2006年度学术论文集[C];2007年

相关重要报纸文章 前10条

1 记者 李雁争 王宙洁;隔离不代表安全 物理层防御加速布局[N];上海证券报;2017年

2 ;面向光网的10G以太网核心技术[N];人民邮电;2001年

3 ;TI推出物理层/链路控制方案[N];中国电子报;2001年

4 ;泰克为SATA修订版3.0物理层测试提供测试文档[N];电子报;2008年

5 周;泛达推出统一物理层基础设施策略[N];电脑商报;2008年

6 汤铭;泛达推出统一物理层基础设施策略[N];计算机世界;2008年

7 罗德与施瓦茨中国有限公司产品支持经理 安毅;破解WiMAX物理层测试瓶颈[N];通信产业报;2007年

8 张彤;UPI统一物理层基础设施[N];网络世界;2008年

9 ;泛达：优化物理层基础设施[N];中国计算机报;2011年

10 ;TI　PCI　Express物理层器件将实现量产[N];人民邮电;2006年

相关博士学位论文 前10条

1 贺冰涛;非可信中继网络物理层安全技术研究[D];西安电子科技大学;2019年

2 陈骁;基于人工噪声和信道自由度的物理层无线通信可靠性研究[D];上海交通大学;2018年

3 宋华伟;移动通信物理层安全认证技术研究[D];战略支援部队信息工程大学;2018年

4 房宵杰;基于加权分数傅里叶变换的物理层安全传输方法研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

5 陈彬;多用户大规模MIMO系统物理层安全技术研究[D];国防科学技术大学;2016年

6 王骋;光网络物理层安全的关键技术研究[D];北京邮电大学;2019年

7 高宁;基于无线信号处理的物理层安全机制研究[D];北京邮电大学;2019年

8 姚艳军;基于合作通信的物理层安全方法研究[D];中国科学技术大学;2019年

9 邱晓英;智能化物理层安全认证及传输技术研究[D];北京邮电大学;2019年

10 王腾;Chirp基物理层安全通信信号设计及处理技术[D];北京理工大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 江亚男;5G系统终端物理层控制的设计与实现[D];重庆邮电大学;2019年

2 邓震宇;可见光通信的物理层安全分析优化及加密[D];南昌大学;2019年

3 张宇航;面向物理层安全的高能量-频谱效率协作干扰技术研究[D];哈尔滨工业大学;2018年

4 伍岭;广义K分布信道下协作通信系统的物理层安全[D];广东工业大学;2019年

5 刘婷;混合RF/FSO无线通信系统的物理层安全[D];广东工业大学;2019年

6 李小倩;基于无线信道特征的物理层加密技术研究[D];国防科技大学;2017年

7 党永超;无线设备物理层特征融合与内生身份构建[D];西安电子科技大学;2019年

8 田筱雯;多天线无线通信系统中的物理层安全研究[D];大连理工大学;2019年

9 段永浩;基于边缘缓存的云无线接入网络传输理论与技术[D];南京邮电大学;2019年

10 王兆驰;基于携能协作网络的物理层安全研究[D];西安电子科技大学;2019年

本文编号：2714363