基于方向调制技术的物理层安全通信信号综合算法研究

发布时间：2020-08-22 15:37

【摘要】：随着无线通信技术的高速发展,无线通信技术在越来越多的行业中具有广泛的应用。由于无线传输媒介开放性的特点,无线通信中信息安全逐渐成为人们关注的热点。传统的基于上层加密技术的安全方案由于受量子计算、云计算等技术的发展受到越来越多的挑战,近年来利用无线通信系统自身的特点实现无线通信信息在物理层安全传输的物理层安全通信技术受到学者们的广泛重视。方向调制技术是利用无线通信系统中多天线空间调制能力实现通信信息在物理层安全传输。基于相控阵的方向调制信号综合算法实质是一个单目标多约束的优化问题满足不同通信应用场景性能需求,如安全性能、发射机的功率利用率、辐射信号方向图等。本文提出了一种半数值半解析的基于自适应迭代傅里叶的方向调制信号综合算法,以傅里叶解析变换对为基础(解析法),反复迭代让相控阵阵列的辐射方向图函数去逼近期望的目标函数(数值法),但这种半解析半数值的方案在通信场景中性能要求一定的条件下得不到发射机加权值的最优解。本文针对上述问题提出了一种基于凸优化的方向调制信号综合算法,将方向调制技术关键参数与范数相结合进行凸优化约束转化得到阵元加权值的最优解,解决不同通信场景下方向调制发射机的设计问题。仿真结果表明本文提出的算法与现有的方向调制信号综合算法相比,能够显著的提高方向调制信号发射机的性能。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN918
【图文】：

示意图,发射机,数字信号,示意图

南京邮电大学硕士研究生学位论文即空间方位与接收信号的星座图相关联：期望方向上，接收信号星座图与信号相同，信号信息能够被解调器正确地解调；非期望方向上，由于不同信号幅度、相位信息发生畸变，星座图跟期望方向已大不相同，窃听者难以我们将具备这一特性的信号被称为方向调制信号。图 1.2 对比了传统数字号的信号发生过程以及在不同接收方位上接收信号星座图的差异。由图可的调制过程在天线发射前完成然后通过载波进行信号传输，而方向调制信励发射天线，改变天线发射端的结构，完成信号的调制过程；传统数字信期望方向上接收信号的相位信息与发射信号相位信息均相同，而方向调制上接收信号相位信息与发射信号一致，在非期望方向上接收信号发生了幅度星座图大不相同，这种实现了接收信号幅度相位变化与接收方位信息相关调制技术的核心。

框图,相控阵,调制信号,发射机

率利用率；相比于文献[35]中的解析类算法，本过程中的优化问题自适应的逼近最优的信息主瓣能；相比于文献[36]中的迭代傅里叶算法，本文射机功率得到了更优的主瓣范围内信息波束宽度号综合算法，本文提出的基于迭代傅里叶变换的迭代过程中设立目标函数确保安全性能）与解析远区场覆盖优化功率利用率)。一次傅里叶变换得到阵元激励的局限性。2.2 节解析方向调制信号综合算法，并解释了算法各步算法的合理性。向调制技术模型

主瓣宽度,步骤,迭代程序

生学位论文第二章基于自适应傅里叶变安全性能。这也是迭代程序建立优化问题中约束 g新的目标方向图 ( )if 。（1）根据 C7，C8 和 C9 步束 g2，g1 和 g3。（2）每迭代 20 次在幅度方向图主瓣个加权因子 0 1 ，目的是降低2Q 个取样点目的，过程如图 2.3（a）所示。需要注意的是步骤位角宽度，两者结合使用优化式（2.4）中的目标函迭代程序是否结束。迭代程序结束的条件：一是欧，即主瓣和旁瓣的安全性能已达到要求的条件下确是迭代的次数达到最大的迭代次数，即满足约束的离主瓣宽度。

【参考文献】