基于混合双工中继和波束成形的MIMO系统物理层安全研究

发布时间：2020-12-08 00:52

　　随着无线通信技术的发展,尤其是第四代移动通信(Fourth Generation,4G)向第五代移动通信(Fifth Generation,5G)演进的过程中,超高宽带、万物互联等要求被提出,多样化的服务和更高的安全保证必不可少。无线通信由于其传输介质的开放性和广播性等,使得无线网络中的合法用户信息被潜在的非法用户窃听攻击,对无线通信的安全性产生很大的威胁。传统的以密码学为基础的加密技术依赖于提高密码破解的计算量有很多缺点,物理层安全能够利用无线信道的唯一性和互异性实现安全保证,极大地增强整个系统的安全性能。MIMO技术作为无线通信的关键技术,能够利用空间的自由度获得分集和复用的增益,提高系统的传输速率和可靠性。近年来全双工(Full Duplex,FD)技术成为无线通信的研究热点,其安全问题也是目前的热点问题之一。FD系统的安全性能要比半双工(Half Duplex,HD)系统高,但是FD系统的安全速率受到自干扰的制约,在剩余自干扰较强的情况下,其安全速率甚至可能低于半双工系统。而自干扰消除复杂度和能耗较高。因此,本文研究在无需复杂的全双工自干扰消除的条件下,提出一种自适应的FD/H... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

信息熵、联和熵、条件熵和互信息量关系示意图

息量和信源发送符号概率有关，因此将其对对应概率求出的最大值道容量[36,37]： max p xC H X H X Y (如果根据时间单位计算连续信道的容量，那么对于有限带宽和有限的连续 AWGN 信道，可以证明信道容量为：2log 1SC BN (其中 S 为信号的平均功率，N 为噪声的功率，B 为信号的等效带宽况下，将信号的平均功率与噪声的功率的比值称为信噪比。信噪比越容量也越大，但是信道容量存在一个极限值，也就是说如果带宽趋连续信号的容量并不会无限的增加，而是趋于饱和。.4 信息安全理论香农最早在 1949 年的文献[11]中提出一般意义上的无噪声的加密模 2-2 所示：

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文发射信息的条件熵表示。如果窃听者在已知密钥 K 的条件下对发射信号的不确定程度与该消息的先验不确定度相等时，该系统的保密性就得到了保障，即：H M X H M (2-15)公式（2-15）中，发射信息 M 的特征无法获得，因此只有密钥的信息熵大于或者等于发射消息的信息熵时，无线通信系统的隐蔽性才能够保障，即：H K H M (2-16)从公式（2-16）可以看出，每一个比特的信息都有一个比特的密钥对应，这样的独特的保密途径能够保证无线通信系统的保密性。但是这种方式也存在着缺点，不断更新变化的密钥对于其约束管制等问题会造成庞大的工程。为此，Wyner 于 1975 提出了有噪声的窃听信道模型[12]，如图 2-3 所示，同时在文献中证明，通过一定的方式将主信道的情况低于窃听信道，这种情况下就存在一种信道编码方式，使得这样的系统处于一种保密的状态。他们还给出了保密容量的定义数学公式，即最大的能够达到的完美的保密速率。


本文编号：2904166