无线网络物理层安全传输策略研究

发布时间：2017-06-29 03:12

  本文关键词：无线网络物理层安全传输策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：与传统的密钥加密技术不同的是,无线物理层安全技术利用信道的多径互易性,空间唯一性等特征加密信息,使窃听者获取的有用信息量趋向于零,从信息论的意义上确保窃听者无法获取信源信息,实现了无线通信的强安全,这使其能够作为下一代移动通信技术的一种可靠安全技术手段。因此,本文在考虑下一代移动通信技术的发展趋势和关键技术的基础上,研究无线网络物理层安全传输策略。首先,针对独立小区多天线场景的下行链路通信安全问题,提出了一种冗余天线人工加扰技术安全传输策略,通过结合匹配滤波预编码技术产生人工干扰噪声改变窃听者的接收信噪比来提高小区内的通信安全,并推导了遍历保密容量的闭式表达式,利用遗传算法迭代求解遍历保密容量最大化约束条件下的最优功率分配方案。其次,针对多小区大规模天线场景的下行链路通信安全问题,考虑下一代通信技术中小区间协作的发展趋势,提出了一种基于多小区基站选择的人工加扰策略,允许系统根据实际通信情况选择最优的小区基站协助本地小区有针对性地发送人工噪声,以提高多小区系统的安全性。考虑了两种不同的基站选择结果的场景,分别给出两种场景下逼近准确可达遍历秘密速率的秘密速率下界表达式,最后通过遗传算法进行最优功率分配方案设计。实验仿真结果表明,本文提出的基于基站选择的人工加扰策略对保障多小区系统的通信安全具有有效性。
【关键词】：物理层安全 人工加扰技术 MF预编码 大规模天线 基站选择
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN915.08
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 英文缩略词8-9
• 数学符号说明9-12
• 1 绪论12-16
• 1.1 研究背景及意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-14
• 1.3 主要研究内容14-15
• 1.4 论文结构安排15-16
• 2 无线通信物理层安全基础16-29
• 2.1 信息论意义上的物理层安全16-19
• 2.1.1 经典窃听信道模型16-17
• 2.1.2 无线物理层安全的性能指标17-19
• 2.2 物理层安全技术的主要方法19-26
• 2.2.1 MIMO预编码技术19-23
• 2.2.2 人工加扰技术23-25
• 2.2.3 协作中继技术25
• 2.2.4 信道预补偿技术25-26
• 2.3 MIMO技术概述26-28
• 2.3.1 MIMO无线通信系统及分集技术26-28
• 2.3.2 大规模MIMO技术28
• 2.4 本章小结28-29
• 3 独立小区多天线场景的安全策略研究29-40
• 3.1 系统模型29-31
• 3.2 遍历保密容量分析31-34
• 3.3 基于遗传算法的系统最优功率分配34-36
• 3.4 仿真实验和结果分析36-39
• 3.5 本章小结39-40
• 4 多小区大规模天线场景的安全策略研究40-56
• 4.1 系统模型40-41
• 4.2 基于基站选择的人工加扰策略41-43
• 4.2.1 基站选择策略分析41-43
• 4.2.2 基站选择步骤43
• 4.3 可达遍历秘密速率分析及最优功率分配43-50
• 4.3.1 基于基站选择人工加扰策略的多小区大规模场景下行链路43-45
• 4.3.2 合法终端的可达遍历速率下界45-47
• 4.3.3 窃听终端的遍历容量上界47-49
• 4.3.4 基于遗传算法的最优功率分配49-50
• 4.4 仿真实验和结果分析50-55
• 4.5 本章小结55-56
• 5 研究总结与展望56-58
• 5.1 研究总结56-57
• 5.2 研究展望57-58
• 参考文献58-62
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果62-64
• 学位论文数据集64

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1 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

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