本文關(guān)鍵詞：基于MIMO-OFDM系統(tǒng)的跨層增強安全技術(shù)研究

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【摘要】：作為滿足2020年以后急速增長的通信業(yè)務(wù)需求而發(fā)展起來的5G通信,在數(shù)據(jù)傳輸速率、資源利用率、無線覆蓋性能、用戶體驗等方面較4G系統(tǒng)得到顯著提高。然而無線信道的開放性、廣播性、終端的移動性、網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的多樣性及無線傳輸?shù)牟环�(wěn)定性使得5G智能移動通信網(wǎng)絡(luò)面臨著更多的安全威脅。隨著并行計算、高速計算機等技術(shù)的飛速發(fā)展,依賴于計算受限的傳統(tǒng)通信系統(tǒng)安全機制需要共享越來越長的密鑰,使得無線接入階段的密鑰分發(fā)需要很長的時延,上層計算復(fù)雜度也越來越大,如果密鑰一旦泄露或被破解,整個系統(tǒng)的安全體系將會徹底崩潰。5G通信系統(tǒng)輕重量、快速接入、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的要求使得僅依靠上層基于計算安全的措施已經(jīng)不能滿足實際安全需求,物理層安全新技術(shù)為5G通信系統(tǒng)所關(guān)注,物理層安全是基于統(tǒng)計的安全,雖然隨機特性使得其不可能破解,但其系統(tǒng)復(fù)雜度高,以犧牲系統(tǒng)傳輸效率為代價,嚴重依賴噪聲環(huán)境的特性使物理層安全技術(shù)不能保證概率為1的安全性能。本文從上述研究背景出發(fā),針對LTE系統(tǒng)中MIMO-OFDM關(guān)鍵技術(shù),提出將物理層安全技術(shù)與傳統(tǒng)密碼技術(shù)相結(jié)合實現(xiàn)通信系統(tǒng)跨層安全傳輸,方案既考慮到通信系統(tǒng)的可靠性又要保證新的安全機制具有更高的安全性能。MIMO跨層安全傳輸系統(tǒng)中,變形碼集的設(shè)計是研究的關(guān)鍵。首先,本文開展了基于OSTBC變形碼集的研究,提出了一種適用于多天線OSTBC變形碼集設(shè)計方案,仿真結(jié)果表明該變形碼集用于跨層安全傳輸系統(tǒng)中可以實現(xiàn)最佳的通信安全性能。其次,本文根據(jù)STTC編碼的特點設(shè)計一種變形碼集,在上層密鑰流的控制下,該STTC變形碼集可以使竊聽者以100%的誤幀率接收信息。然后,本文針對MIMO中的預(yù)編碼技術(shù),提出一種基于旋轉(zhuǎn)預(yù)編碼矩陣180o的跨層安全通信方案,其不受信道特性局限,物理層信號設(shè)計簡單,可以實現(xiàn)竊聽者概率為1的安全通信。最后,本文詳細討論了OFDM加密跨層安全傳輸技術(shù),研究表明提出的OFDM跨層加密系統(tǒng)能提供比傳統(tǒng)加密系統(tǒng)更強的安全性能,尤其是高階調(diào)制或部分密鑰泄露仍然能為通信系統(tǒng)提供很高的安全保護。本文所提方案可以用于4G,便于5G與4G系統(tǒng)的兼容,在不大幅增加系統(tǒng)額外開銷的同時新的安全機制有更高的安全性能,兼顧了通信系統(tǒng)可靠性與安全性。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN929.53
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本文編號：1188916