本文關(guān)鍵詞：基于復(fù)合竊聽(tīng)信道的物理層安全問(wèn)題的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于無(wú)線信道的廣播特性,無(wú)線傳輸過(guò)程中更容易受到噪聲、竊聽(tīng)等因素的影響,因而無(wú)線安全通信成為國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者廣泛關(guān)注的問(wèn)題。傳統(tǒng)的通信安全,在物理層以上使用秘鑰體制來(lái)保證安全,這是建立在物理層能夠進(jìn)行無(wú)差錯(cuò)傳輸?shù)募僭O(shè)之上。由于這種假設(shè)在無(wú)線場(chǎng)景下并不一定成立,同時(shí),隨著密碼破譯者使用計(jì)算能力越來(lái)越強(qiáng)的計(jì)算機(jī),傳統(tǒng)的秘鑰體制正受到挑戰(zhàn)。面對(duì)這樣的情況,物理層安全利用信息論的理論基礎(chǔ),來(lái)解決通信安全的問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題中的經(jīng)典模型是竊聽(tīng)信道模型,由一個(gè)發(fā)送者,一個(gè)合法接收者和一個(gè)竊聽(tīng)者組成。模型的目標(biāo)是在保證發(fā)送者與接收者可以正常通信的同時(shí),利用合法信道和竊聽(tīng)信道的相關(guān)信息,來(lái)設(shè)定信息傳輸?shù)乃俾?從信息論的角度上使竊聽(tīng)者無(wú)法竊取信息,從而保證“保密傳輸”。在充分研究分析國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,本文基于經(jīng)典竊聽(tīng)信道模型,建立并深入研究了兩種新的復(fù)合竊聽(tīng)信道模型。第一種模型,假設(shè)無(wú)線信道經(jīng)歷Nakagami-m衰落,這是一種比對(duì)數(shù)正太分布、瑞利、萊斯三種衰落更一般的情況,并且當(dāng)其衰減系數(shù)取特殊值時(shí),可以表示上述特殊衰落。在這種條件下,考慮了多個(gè)接收者和多個(gè)竊聽(tīng)者的情況,同時(shí),還探究了對(duì)應(yīng)實(shí)際情況中的共謀竊聽(tīng)者場(chǎng)景。在第一種模型的基礎(chǔ)上,本文進(jìn)一步建立了第二種模型,考慮了過(guò)時(shí)信道狀態(tài)信息和多發(fā)射天線兩種情況。對(duì)于第一種模型,本文求解了安全中斷概率和平均信道安全容量?jī)蓚�(gè)參數(shù),推導(dǎo)出了這兩種性能參數(shù)的解析性能表達(dá)以及漸近性能。性能參數(shù)的仿真結(jié)果表明減少接收者或者發(fā)送者的數(shù)量,增大衰減系數(shù),以及讓竊聽(tīng)者之間無(wú)法共謀,可以提升系統(tǒng)的安全性能。同時(shí),在非共謀條件下,接收者個(gè)數(shù)對(duì)系統(tǒng)的影響是大于竊聽(tīng)者個(gè)數(shù)的;而在共謀條件下,情況則相反,即竊聽(tīng)者的數(shù)量有更大的影響。在第二種模型的條件下,研究了安全中斷概率,分析了其解析性能和漸近特性。對(duì)安全中斷概率的仿真發(fā)現(xiàn),更高的過(guò)時(shí)相關(guān)系數(shù)和更多的發(fā)射天線數(shù)量,會(huì)使得系統(tǒng)的安全性上升。另外,仿真結(jié)果表明,二者對(duì)于系統(tǒng)安全的影響是一個(gè)非線性變化的過(guò)程,同時(shí),系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定是一個(gè)權(quán)衡整體性能的過(guò)程,要綜合考慮各個(gè)參數(shù)的取值情況。
【關(guān)鍵詞】：物理層安全 竊聽(tīng)信道 Nakagami-m衰落 安全中斷概率 平均信道安全容量
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN918
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 基于竊聽(tīng)信道的物理層安全問(wèn)題的發(fā)展概況10-18
• 1.2.1 基于竊聽(tīng)信道的物理層安全問(wèn)題的研究背景10-11
• 1.2.2 基于竊聽(tīng)信道的物理層安全問(wèn)題的研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.3 物理層安全的研究方面存在的主要問(wèn)題17-18
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排18-20
• 第2章 基于竊聽(tīng)信道的物理層安全問(wèn)題的基本理論20-26
• 2.1 引言20
• 2.2 熵、互信息和信道容量20-22
• 2.2.1 熵20-21
• 2.2.2 互信息21-22
• 2.2.3 信道容量22
• 2.3 信道安全容量22-23
• 2.4 安全中斷概率23-25
• 2.5 平均信道安全容量25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第3章 多接收者與多竊聽(tīng)者竊聽(tīng)信道的安全問(wèn)題26-46
• 3.1 引言26
• 3.2 多接收者多竊聽(tīng)者復(fù)合竊聽(tīng)信道模型及相關(guān)定義26-28
• 3.3 多接收者與多竊聽(tīng)者竊聽(tīng)信道的安全中斷概率28-34
• 3.3.1 多接收者與多竊聽(tīng)者對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)SNR的分布29-30
• 3.3.2 非共謀竊聽(tīng)者的安全中斷概率30-31
• 3.3.3 共謀竊聽(tīng)者的安全中斷概率31-32
• 3.3.4 安全中斷概率的漸近特性32-34
• 3.4 多接收者與多竊聽(tīng)者竊聽(tīng)信道的平均信道安全容量34-38
• 3.4.1 非共謀竊聽(tīng)者的平均信道安全容量34-35
• 3.4.2 共謀竊聽(tīng)者的平均信道安全容量35-36
• 3.4.3 平均信道安全容量的漸近特性36-38
• 3.5 多接收者與多竊聽(tīng)者模型對(duì)應(yīng)仿真結(jié)果38-45
• 3.6 本章小結(jié)45-46
• 第4章 過(guò)時(shí)信道狀態(tài)信息的竊聽(tīng)信道的安全問(wèn)題46-62
• 4.1 引言46
• 4.2 過(guò)時(shí)CSI復(fù)合竊聽(tīng)信道模型及相關(guān)定義46-48
• 4.3 過(guò)時(shí)CSI復(fù)合竊聽(tīng)信道的安全中斷概率48-55
• 4.3.1 延時(shí)的反饋情況下主信道的PDF和CDF48-50
• 4.3.2 過(guò)時(shí)CSI非共謀竊聽(tīng)者的安全中斷概率50-52
• 4.3.3 過(guò)時(shí)CSI共謀竊聽(tīng)者的安全中斷概率52
• 4.3.4 過(guò)時(shí)CSI模型對(duì)應(yīng)安全中斷概率的漸近特性52-55
• 4.4 過(guò)時(shí)CSI模型對(duì)應(yīng)的仿真結(jié)果55-60
• 4.5 本章小結(jié)60-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68-70
• 致謝70

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