本文關(guān)鍵詞：陣列系統(tǒng)中的波束形成安全技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：無(wú)線通信技術(shù)在人們的日常生活中扮演著越來(lái)越重要的角色,隨之而來(lái)的信息安全問(wèn)題也不容忽視。近些年來(lái)受到極大關(guān)注的物理層安全技術(shù)與上層安全技術(shù)的相結(jié)合使用,使得無(wú)線通信在很大程度上提高了其安全性和保密性。波束形成作為提高物理層安全性能的一種重要技術(shù),也在不斷的發(fā)展和完善。波束形成通過(guò)對(duì)發(fā)射信息加權(quán)使得發(fā)射信息在不同的方向具有不同的增益,從而影響該方向接收者接收到的信號(hào)干擾噪聲比(SINR)。如果在一個(gè)通信系統(tǒng)中同時(shí)存在合法用戶和竊聽用戶,那么陣列加權(quán)形成的波束方向圖希望在合法用戶方向形成最大增益而在竊聽用戶方向形成零陷,從而達(dá)到防竊聽的目的。論文的主要工作如下：首先,當(dāng)竊聽信道(發(fā)射端與竊聽用戶之間的信道)狀態(tài)不是很好的時(shí)候,發(fā)射端只發(fā)射有用信號(hào),論文分別針對(duì)竊聽用戶在旁瓣方向和靠近主瓣方向兩種情況,利用傳統(tǒng)的零點(diǎn)調(diào)向和多項(xiàng)式法使得發(fā)射波束在竊聽方向形成零陷或者形成給定旁瓣水平下的最窄零點(diǎn)-零點(diǎn)波束。其次,當(dāng)竊聽信道(發(fā)射端與竊聽用戶之間的信道)狀態(tài)比較好甚至優(yōu)于主信道時(shí),發(fā)射端同時(shí)發(fā)送有用信息和人為噪聲(AN)。論文研究了在對(duì)有用信息均勻加權(quán)的情況下,使用逆傅里葉加權(quán)矢量求解法、最小二乘方向圖合成技術(shù)、非對(duì)稱波束方向圖合成技術(shù)和發(fā)射端虛擬干擾方向圖合成技術(shù)對(duì)人為噪聲的波束方向圖進(jìn)行擬合或逼近。第三,前面的方向圖合成技術(shù)只是從波束形狀方面實(shí)現(xiàn)的防竊聽,并未考慮到發(fā)射功率的分配以及優(yōu)化。論文之后研究了在發(fā)射端聯(lián)合優(yōu)化有用信息的加權(quán)矢量和人為噪聲的加權(quán)矢量。假設(shè)發(fā)射端知道合法用戶完善的信道狀態(tài)信息(CSI),并基于凸優(yōu)化的數(shù)學(xué)理論知識(shí),分別對(duì)發(fā)射端完全不知道竊聽用戶的信道狀態(tài)信息、知道竊聽用戶部分信道狀態(tài)信息、知道竊聽用戶完善的信道狀態(tài)信息三種情況,給出了在最小發(fā)射功率準(zhǔn)則下,同時(shí)滿足通信系統(tǒng)中合法用戶和竊聽用戶信干燥比要求的有用信息的加權(quán)矢量和隨機(jī)人為噪聲矢量。論文最后提出在發(fā)射端同時(shí)發(fā)送特定形式的有用信息和人為噪聲,而不是之前研究的發(fā)送隨機(jī)人為噪聲,并用遺傳算法給出了仿真結(jié)果。研究結(jié)果表明,此算法較之前的算法可以節(jié)省總的發(fā)射功率,并且也滿足了通信系統(tǒng)的安全性要求。
【關(guān)鍵詞】：波束形成 通信安全 人為噪聲 信干燥比 發(fā)射功率
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN92
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 英文縮略語(yǔ)注釋表10-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 課題的研究背景與意義11-12
• 1.2 相關(guān)安全技術(shù)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 安全通信的上層技術(shù)12-13
• 1.2.2 無(wú)線通信的物理層安全13-17
• 1.3 論文的內(nèi)容安排17-18
• 1.4 數(shù)學(xué)符號(hào)約定18-21
• 第二章 發(fā)射端期望信號(hào)波束形成技術(shù)研究21-41
• 2.1 發(fā)射端波束形成技術(shù)簡(jiǎn)介21-23
• 2.2 發(fā)射波束的零點(diǎn)調(diào)向23-31
• 2.2.1 零點(diǎn)約束24-27
• 2.2.2 仿真結(jié)果及其分析27-31
• 2.3 給定旁瓣水平的最小波束寬度設(shè)計(jì)31-40
• 2.3.1 方向圖采樣求加權(quán)值31-32
• 2.3.2 Dolph-Chebychev陣列32-36
• 2.3.3 Riblet-Chebychev加權(quán)36-37
• 2.3.4 仿真結(jié)果及分析37-40
• 2.4 本章總結(jié)40-41
• 第三章 人為干擾信號(hào)波束方向圖合成技術(shù)研究41-57
• 3.1 離散傅里葉變換波束方向圖合成技術(shù)41-47
• 3.1.1 陣列多項(xiàng)式和z變換41
• 3.1.2 離散傅里葉變換41-43
• 3.1.3 仿真結(jié)果與分析43-47
• 3.2 最小二乘誤差方向圖合成技術(shù)47-50
• 3.2.1 最小二乘誤差方向圖合成技術(shù)簡(jiǎn)介47-48
• 3.2.2 仿真結(jié)果與分析48-50
• 3.3 非對(duì)稱波束方向圖合成技術(shù)50-53
• 3.3.1 差波束方向圖合成技術(shù)簡(jiǎn)介50-51
• 3.3.2 仿真結(jié)果及分析51-53
• 3.4 發(fā)射端設(shè)置虛擬干擾方向圖合成技術(shù)53-55
• 3.4.1 信號(hào)模型及理論知識(shí)介紹53-54
• 3.4.2 仿真結(jié)果與分析54-55
• 3.5 本章總結(jié)55-57
• 第四章 聯(lián)合優(yōu)化波束形成和人工噪聲57-83
• 4.1 MISO系統(tǒng)中波束形成方法57-63
• 4.1.1 信號(hào)模型及問(wèn)題描述57-59
• 4.1.2 仿真結(jié)果及分析59-63
• 4.2 MISO系統(tǒng)中人工噪聲方法63-65
• 4.2.1 信號(hào)模型及問(wèn)題描述63-64
• 4.2.2 仿真結(jié)果及分析64-65
• 4.3 MISO系統(tǒng)中聯(lián)合優(yōu)化波束形成與人工噪聲65-71
• 4.3.1 信號(hào)模型及問(wèn)題描述66-68
• 4.3.2 仿真結(jié)果及分析68-71
• 4.4 MISO系統(tǒng)中添加人工噪聲的魯棒性設(shè)計(jì)71-75
• 4.4.1 問(wèn)題描述及求解71-73
• 4.4.2 仿真結(jié)果及分析73-75
• 4.5 聯(lián)合優(yōu)化有用信號(hào)和確定性人為干擾波束形成75-80
• 4.5.1 信號(hào)模型與問(wèn)題分析75-78
• 4.5.2 仿真結(jié)果與分析78-80
• 4.6 本章總結(jié)80-83
• 第五章 研究總結(jié)與展望83-85
• 5.1 全文總結(jié)83-84
• 5.2 工作展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 致謝89-91
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果91

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本文編號(hào)：296122