双向窃听信道和干扰信道的极化码设计
发布时间：2023-05-27 05:22
极化码是第一种低复杂度的、经严格理论证明能够达到信道容量的信道编码技术。它具有近似线性的编译码复杂度和优秀的误码率性能,并且已经成为5G通信标准中的信道编码方案之一。极化码最初是针对点对点信道设计的,但随着研究的推进,极化码被证明在许多多用户信道中也具有可达容量区域(或目前已知的最优速率区域)的特性,例如多接入信道、广播信道等。物理层安全也是目前通信领域的研究热点之一。随着计算机运算能力的飞速提升,传统基于计算复杂度的加密手段可能会面临着巨大的考验。物理层安全是基于窃听者对保密信息的疑义度,因此能够在一定程度上保证信息的绝对安全。信道编码作为通信系统中不可或缺的一环,在物理层安全中也能发挥重要的作用。本文研究极化码在多用户信道和物理层安全中的设计,具体包括以下三个方面:·针对双向窃听信道,本文利用极化码设计了一种低复杂度、满足强保密准则、可达整个(目前已知的最优)保密速率区域的编码协作干扰方案。编码协作干扰是一种高效的物理层安全手段,它的思想是通过精心设计的编码,使两个用户在同时发送有用信息的过程中,其码字间产生的干扰能最大化地阻止窃听者获取保密信息。本文通过严格的理论证明论证了所提出...
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略语表
主要符号对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 信道编码的发展历程
1.1.2 多用户信道中的极化码
1.1.3 物理层安全中的极化码
1.2 研究现状
1.2.1 存在窃听的信道的极化码设计
1.2.2 干扰信道的极化码设计
1.2.3 认知干扰信道中的保密通信
1.3 本文的主要创新点及内容安排
1.3.1 主要创新点
1.3.2 内容安排
第二章 极化码的基本原理
2.1 引言
2.2 信源编码中的极化码设计
2.3 任意离散无记忆信道的极化码设计
2.4 多接入信道的极化码设计
2.5 窃听信道的极化码设计
2.6 多用户信道中的链式编码方法
第三章 双向窃听信道的保密极化码设计
3.1 引言
3.2 系统模型
3.2.1 信道模型
3.2.2 编码协作干扰技术
3.2.3 保密速率区域
3.3 一般信道下的强保密极化码设计
3.3.1 合法信道的极化
3.3.2 窃听信道的极化
3.3.3 方案细节
3.3.4 性能分析
3.4 存在退化关系的特殊情况下的简化方案
3.5 例子:二元擦除双向窃听信道
3.6 本章小结
第四章 干扰信道的极化码设计
4.1 引言
4.2 系统模型
4.2.1 信道模型
4.2.2 Han-Kobayashi速率区域
4.3 干扰信道的异构叠加编码设计
4.3.1 部分联合译码
4.3.2 等效多接入信道
4.3.3 方案的总体思路
4.4 方案细节
4.4.1 公有信息编码
4.4.2 私有信息编码
4.4.3 译码方案
4.4.4 码的构造
4.5 性能分析
4.5.1 可达速率区域
4.5.2 变差距
4.5.3 错误概率
4.5.4 复杂度
4.6 推广到干扰网络
4.7 本章小结
第五章 认知干扰信道的极化码设计
5.1 引言
5.2 系统模型
5.2.1 信道模型
5.2.2 可达速率区域
5.3 认知干扰信道的保密极化码设计
5.3.1 公有信息编码
5.3.2 私有信息和保密信息编码
5.3.3 信道前缀
5.3.4 译码
5.4 性能分析
5.4.1 变差距
5.4.2 错误概率
5.4.3 保密性
5.4.4 可达速率区域
5.5 本章小结
全文总结
附录A 第三章相关证明
A.1 引理 3.1 的证明
A.2 引理 3.2 的证明
A.3 引理 3.3 的证明
附录B 第四章相关证明
B.1 定理 4.3 的证明
B.2 引理 4.4 的证明
B.3 引理 4.5 的证明
B.4 引理 4.6 的证明
B.5 引理 4.7 的证明
附录C 第五章相关证明
C.1 引理 5.3 的证明
C.2 引理 5.4 的证明
C.3 引理 5.5 的证明
C.4 引理 5.6 的证明
C.5 引理 5.7 的证明
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
攻读学位期间参与的项目
本文编号：3823974
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
缩略语表
主要符号对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 信道编码的发展历程
1.1.2 多用户信道中的极化码
1.1.3 物理层安全中的极化码
1.2 研究现状
1.2.1 存在窃听的信道的极化码设计
1.2.2 干扰信道的极化码设计
1.2.3 认知干扰信道中的保密通信
1.3 本文的主要创新点及内容安排
1.3.1 主要创新点
1.3.2 内容安排
第二章 极化码的基本原理
2.1 引言
2.2 信源编码中的极化码设计
2.3 任意离散无记忆信道的极化码设计
2.4 多接入信道的极化码设计
2.5 窃听信道的极化码设计
2.6 多用户信道中的链式编码方法
第三章 双向窃听信道的保密极化码设计
3.1 引言
3.2 系统模型
3.2.1 信道模型
3.2.2 编码协作干扰技术
3.2.3 保密速率区域
3.3 一般信道下的强保密极化码设计
3.3.1 合法信道的极化
3.3.2 窃听信道的极化
3.3.3 方案细节
3.3.4 性能分析
3.4 存在退化关系的特殊情况下的简化方案
3.5 例子:二元擦除双向窃听信道
3.6 本章小结
第四章 干扰信道的极化码设计
4.1 引言
4.2 系统模型
4.2.1 信道模型
4.2.2 Han-Kobayashi速率区域
4.3 干扰信道的异构叠加编码设计
4.3.1 部分联合译码
4.3.2 等效多接入信道
4.3.3 方案的总体思路
4.4 方案细节
4.4.1 公有信息编码
4.4.2 私有信息编码
4.4.3 译码方案
4.4.4 码的构造
4.5 性能分析
4.5.1 可达速率区域
4.5.2 变差距
4.5.3 错误概率
4.5.4 复杂度
4.6 推广到干扰网络
4.7 本章小结
第五章 认知干扰信道的极化码设计
5.1 引言
5.2 系统模型
5.2.1 信道模型
5.2.2 可达速率区域
5.3 认知干扰信道的保密极化码设计
5.3.1 公有信息编码
5.3.2 私有信息和保密信息编码
5.3.3 信道前缀
5.3.4 译码
5.4 性能分析
5.4.1 变差距
5.4.2 错误概率
5.4.3 保密性
5.4.4 可达速率区域
5.5 本章小结
全文总结
附录A 第三章相关证明
A.1 引理 3.1 的证明
A.2 引理 3.2 的证明
A.3 引理 3.3 的证明
附录B 第四章相关证明
B.1 定理 4.3 的证明
B.2 引理 4.4 的证明
B.3 引理 4.5 的证明
B.4 引理 4.6 的证明
B.5 引理 4.7 的证明
附录C 第五章相关证明
C.1 引理 5.3 的证明
C.2 引理 5.4 的证明
C.3 引理 5.5 的证明
C.4 引理 5.6 的证明
C.5 引理 5.7 的证明
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
攻读学位期间参与的项目
本文编号：3823974
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