無線網(wǎng)絡(luò)物理層安全中人工干擾技術(shù)的研究.pdf

1、無線通信技術(shù)是現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的研究熱點之一。由于無線媒介的開放特性和終端的移動特性，在通信系統(tǒng)中，信息傳輸?shù)陌踩猿蔀樵絹碓街匾膯栴}，因而得到了越來越廣泛的關(guān)注。為了實現(xiàn)系統(tǒng)的安全通信，研究者們根據(jù)OSI七層模型的特點在高層協(xié)議中提出了很多的方法。例如傳統(tǒng)的通信安全采用高層密鑰加密的方法。但是無論是對稱密鑰還是公鑰體制實現(xiàn)的通信安全都需要有一定的條件限定，即要求傳輸誤碼率保障為零，另外還要求非法竊聽者擁有有限的計算能力，在正常的時間和

2、技術(shù)水平內(nèi)不能計算出正確的秘鑰來破解密文。香農(nóng)信息理論的提出使我們在探索無線傳輸安全的道路上有了新的方向，該理論使通過物理層安全達到系統(tǒng)安全通信成為可能，這是一種“絕對安全”。在無線通信系統(tǒng)系統(tǒng)模型中，即便是信道中存在某些性質(zhì)的衰落和自然界的噪聲，這種“絕對安全”也是可以實現(xiàn)的。這種“絕對安全”實現(xiàn)的本質(zhì)是在無線通信系統(tǒng)模型中制造某些衡量指標(biāo)的差異，即采用一些方法來使合法接收端的信道容量優(yōu)于非法的竊聽端，使該指標(biāo)的差值總保持較大的狀態(tài)，

3、從而使系統(tǒng)達到“絕對安全”的通信。
　　本文以典型竊聽信道系統(tǒng)模型為基礎(chǔ)，研究物理層安全相關(guān)技術(shù)。為了反映真實的通信情況，本文假設(shè)發(fā)送端能只獲得非法竊聽端信道狀態(tài)信息的統(tǒng)計情況?；诖耍疚睦肕IMO發(fā)送端多天線特點，以遍歷秘密速率為衡量指標(biāo)，提出了利用MIMO冗余天線進行人工加擾方法，可以使系統(tǒng)發(fā)射原始信號和人工噪聲的功率比率優(yōu)化分配的基礎(chǔ)上提高系統(tǒng)的保密容量。此外，考慮到發(fā)送端和接收用戶間通信距離較大、衰落情況較為嚴(yán)重的情況

4、，結(jié)合中繼技術(shù)，進一步以遍歷秘密速率為衡量指標(biāo)，提出了聯(lián)合中繼協(xié)作的冗余天線人工加擾的方法。在上述兩種場景下的人工干擾方法中，多天線發(fā)送端都采用了預(yù)編碼的技術(shù)處理發(fā)送端信號，即部分天線發(fā)送原始信號的同時剩余部分天線發(fā)射人工噪聲。為了消除合法接收端的人工噪聲干擾和合法接收端內(nèi)部的自干擾，本文所提出的方法中并對兩種信號做了最優(yōu)的加權(quán)處理。并且討論了基于平均分配和注水算功率分配兩種分配算法對系統(tǒng)性能的影響。
　　本文對上述兩種方法進行了