物理層安全技術(shù)從無(wú)線信道的根本屬性出發(fā),為安全通信問(wèn)題提供了新的解決思路�，F(xiàn)有的物理層安全傳輸方案主要是針對(duì)被動(dòng)竊聽(tīng)場(chǎng)景設(shè)計(jì)的。然而,惡意攻擊者除了被動(dòng)竊取信息之外還可能發(fā)起主動(dòng)攻擊。尤其在時(shí)分復(fù)用通信系統(tǒng)中,導(dǎo)頻污染攻擊會(huì)對(duì)合法通信雙方的信道估計(jì)過(guò)程產(chǎn)生干擾,給無(wú)線通信安全帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。目前針對(duì)導(dǎo)頻污染攻擊的物理層安全技術(shù)研究,還存在以下問(wèn)題。導(dǎo)頻污染攻擊檢測(cè)方案需要改變導(dǎo)頻序列的結(jié)構(gòu),實(shí)用性較低。檢測(cè)出導(dǎo)頻污染攻擊者后,局限于理論分析而缺乏抑制攻擊影響的具體通信方案。因此,本文對(duì)抵抗導(dǎo)頻污染攻擊的物理層安全傳輸方案展開(kāi)研究。(1)分析導(dǎo)頻污染攻擊對(duì)系統(tǒng)安全性的影響,為安全傳輸方案提供設(shè)計(jì)依據(jù)。在信道狀態(tài)信息獲取過(guò)程中,保持現(xiàn)有的導(dǎo)頻序列結(jié)構(gòu)不變,進(jìn)行雙向信道估計(jì)。利用信道估計(jì)結(jié)果的差異性對(duì)導(dǎo)頻污染攻擊進(jìn)行檢測(cè),并探究雙向信道估計(jì)檢測(cè)方案在不同導(dǎo)頻污染攻擊功率下的檢測(cè)性能�；趯�(dǎo)頻污染攻擊檢測(cè)結(jié)果提出信息安全傳輸方案,方案中發(fā)送端根據(jù)接收者的反饋信息對(duì)合法信道估計(jì)結(jié)果進(jìn)行校正并設(shè)計(jì)隨機(jī)加擾矩陣。仿真結(jié)果表明,竊聽(tīng)者增大導(dǎo)頻污染攻擊功率時(shí),會(huì)惡化系統(tǒng)的信息安全傳輸性能。由于攻擊者向外發(fā)送導(dǎo)頻信號(hào),發(fā)送端可以利用雙向信道估計(jì)結(jié)果的差異性對(duì)攻擊進(jìn)行檢測(cè)。攻擊檢測(cè)概率隨導(dǎo)頻污染攻擊功率的增大而升高。在信號(hào)接收時(shí),合法接收者的誤碼率性能隨著信噪比的增大而降低,竊聽(tīng)者的接收性能一直保持較高的誤碼率水平�；趯�(dǎo)頻污染攻擊檢測(cè)的安全傳輸方案可以降低導(dǎo)頻污染攻擊的干擾并保證合法用戶之間信息的安全傳輸。(2)針對(duì)發(fā)送端未知合法用戶反饋信息的導(dǎo)頻污染攻擊場(chǎng)景,提出基于隨機(jī)加擾的協(xié)作安全傳輸方案。在基于導(dǎo)頻污染攻擊檢測(cè)的安全傳輸中,發(fā)送端已經(jīng)獲得了合法接收者的反饋信息,并且根據(jù)校正的主信道信息進(jìn)行信號(hào)預(yù)處理設(shè)計(jì)。當(dāng)接收端反饋信息不能及時(shí)到達(dá)發(fā)送端時(shí),發(fā)送端導(dǎo)頻污染攻擊檢測(cè)方案的執(zhí)行難度增加且不能對(duì)估計(jì)結(jié)果進(jìn)行校正�；陔S機(jī)加擾的物理層協(xié)作傳輸方案中,通過(guò)引入輔助節(jié)點(diǎn)構(gòu)成協(xié)作通信模型用于系統(tǒng)分析。隨機(jī)加擾矩陣直接約束于受導(dǎo)頻污染攻擊干擾的信道估計(jì)結(jié)果以及輔助節(jié)點(diǎn)與發(fā)送端之間的信道信息。仿真結(jié)果及安全性分析表明,基于隨機(jī)加擾的協(xié)作安全傳輸方案中,合法接收者與輔助節(jié)點(diǎn)的信息單向融合進(jìn)行聯(lián)合信號(hào)檢測(cè),可以消除導(dǎo)頻污染攻擊的干擾。對(duì)于竊聽(tīng)者,接收信號(hào)受隨機(jī)加擾矩陣的影響呈現(xiàn)隨機(jī)變化導(dǎo)致誤碼率較高�；陔S機(jī)加擾的協(xié)作安全傳輸方案增強(qiáng)了導(dǎo)頻污染攻擊場(chǎng)景下系統(tǒng)的安全性能。
【學(xué)位單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TN918
【部分圖文】：

抵抗導(dǎo)頻污染攻擊的物理層安全傳輸是否存在。這一方案中，需要同時(shí)考慮上行鏈路于下行鏈路的估計(jì)，會(huì)造成較大時(shí)延并增加計(jì)算復(fù)雜度。Yuan等人提出了一種基于最小描述長(zhǎng)度算法的檢測(cè)方法僅需要上行鏈路檢測(cè)過(guò)程，一定程度上減少了時(shí)延與系統(tǒng)復(fù)雜度[45]。Xiong等人提了一種雙向信道估計(jì)算法并基于估計(jì)結(jié)果進(jìn)行安全傳輸方案設(shè)計(jì)[46]。如果發(fā)送端備大量的天線，下行鏈路信道估計(jì)開(kāi)銷(xiāo)就會(huì)變得很大。Xie等人對(duì)這一方案進(jìn)行改進(jìn)提出了一個(gè)二階段訓(xùn)練機(jī)制，而且考慮了多輸入單輸出場(chǎng)景下的安全傳輸[47]。然這些方案主要局限于可實(shí)現(xiàn)安全速率的理論分析而缺乏抑制導(dǎo)頻干擾的具體發(fā)送接收通信方案。1.3 論文主要內(nèi)容及組織結(jié)構(gòu)針對(duì)上述問(wèn)題，本文對(duì)抵抗導(dǎo)頻污染攻擊的物理層安全傳輸方案展開(kāi)研究，要內(nèi)容如圖 1.1 所示抵抗導(dǎo)頻污染攻擊的物理層安全傳輸方案研究

圖 3.4 上下行雙向信道估計(jì)示意圖Alice的接收信號(hào)可以表示為以下兩種情況： 表示Alice沒(méi)有遭受Eve的導(dǎo)頻污染攻擊， 表示Eve向Alice發(fā)起導(dǎo)頻污示接收端的加性高斯噪聲矩陣，所有的元素都是獨(dú)立同分布的，且均值為 。利用LMMSE估計(jì)方法Alice得到相應(yīng)的主信道估計(jì)結(jié)果 表示為 ③ ④ ③ ④ 表示上行信道狀態(tài)信息，腳標(biāo) 表示上行鏈路�？梢钥闯霎�(dāng)系統(tǒng)存在擊時(shí)，Alice獲得的主信道估計(jì)信息是受到竊聽(tīng)信道干擾的。上式可以簡(jiǎn) ③ ④ 是一個(gè)高斯估計(jì)誤差向量，均值為0，方差矩陣為 ， （

Relay之間的信道信息可以通過(guò)同樣的方法進(jìn)行估計(jì)，定義估計(jì)值為 ④ 。全傳輸方案送端隨機(jī)加擾信道呈塊衰落可知， ， ， 三者在N個(gè)符號(hào)周期內(nèi)保持不變，Alice案是基于 個(gè)符號(hào)周期來(lái)聯(lián)合設(shè)計(jì)，其中 ，且 為 的倍數(shù)。設(shè) 個(gè)符號(hào)Alice發(fā)送信號(hào)矩陣 ③ ④ ③ ④ ③ ④ (4.4發(fā)送時(shí)， 先經(jīng)過(guò)隨機(jī)加擾矩陣進(jìn)行預(yù)處理。假設(shè)第 次的隨機(jī)加擾矩陣為 (4.5 次傳輸，發(fā)送端隨機(jī)加擾信號(hào)處理過(guò)程如圖 4.2 所示
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本文編號(hào)：2864129