本文關(guān)鍵詞： MIMO-OFDM 天線分配 防竊聽 物理層安全 CSA準則 雙重檢查 機制 人工噪聲　出處：《北京交通大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著無線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,人們對無線網(wǎng)絡(luò)的依賴逐漸加深,對于無線通信的安全問題日益受到人們的重視。傳統(tǒng)的高層加密發(fā)展至今,需要強大的計算能力作為支撐,這對于計算能力較弱的無線節(jié)點而言頗為吃力。因此,研究者們開始尋求高層加密以外的方式確保安全,物理層安全成為了研究者們尋求新的解決方案的方向之一。研究者的研究方向,從一開始的單輸入單輸出(SISO)到后來的多輸入多輸出(MIMO)經(jīng)歷了由淺至深的過程,其網(wǎng)絡(luò)模型和假設(shè)也更加接近現(xiàn)實世界的通信環(huán)境。然而,在MIMO環(huán)境下物理層安全研究進行的如火如荼時,MIMO-OFDM環(huán)境的物理層安全卻少有人問津。OFDM對于頻率性深衰落具有良好的抵抗性,與MIMO技術(shù)相結(jié)合,可以得到更加穩(wěn)定的無線信道。而在物理層方面,也因為OFDM的引入,使得攻擊者們可以更容易破壞正常通信。至此,大多數(shù)研究者把精力放在防止信道失同步等研究方向上,而忽略了竊聽者對物理層安全的影響。并沒有研究證明OFDM可以防止竊聽者竊聽信息,因此忽視MIMO-OFDM環(huán)境下的防竊聽方案是沒有充分理由的。另外,由于OFDM的特性加入到MIMO之中,也不能簡單套用MIMO環(huán)境下的防竊聽方案。因此,需要一種全新的防竊聽方案來填補MIMO-OFDM環(huán)境下的研究空白,并且針對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的特點設(shè)計相應的方案內(nèi)容。基于以上前提,本文提出兩種基于MIMO-OFDM環(huán)境下的防竊聽方案。在第三章,本文提出一種自協(xié)作的防竊聽方案,即發(fā)送方充當協(xié)作者的角色。通過子載波間和子載波內(nèi)的天線分配以及凸優(yōu)化,可以取得該模型下最優(yōu)的安全容量。同時,為了同時評價MIMO和OFDM兩種網(wǎng)絡(luò)各自的特性,還提出了一種全新的評價標準。第四章中,本文提出了一種有協(xié)作者的防竊聽方案。方案對未知竊聽者CSI和已知竊聽者CSI的兩種情況都進行了天線分配設(shè)計。在竊聽者CSI未知的情況下,通過全新的雙重檢查機制可以排除出隱藏在協(xié)作者中的竊聽者。最后通過遺傳算法可以得出安全容量的次優(yōu)解。第三章和第四章分別給出了各自的仿真結(jié)果并對結(jié)果進行了分析。仿真結(jié)果有力地支持了兩種防竊聽方案的有效性。第五章對對整篇文章做了總結(jié),并對未來的研究方向進行了展望。
[Abstract]:With the development of wireless communication network, people rely more and more on wireless network. People pay more attention to the security of wireless communication. Strong computing power is needed, which is difficult for wireless nodes with weak computing power. Therefore, researchers have begun to look beyond high-level encryption to ensure security. Physical layer security has become one of the directions for researchers to seek new solutions. From the beginning of single input single output (SISO) to the later multiple input / multiple output (MIMOO) process, its network model and assumptions are closer to the real world communication environment. The physical layer security of MIMO-OFDM environment is in full swing in the MIMO environment, but few people are interested in the physical layer security of MIMO-OFDM environment. OFDM has a good resistance to the frequency of deep fading. Combined with MIMO technology, more stable wireless channels can be obtained. In physical layer, because of the introduction of OFDM, attackers can easily destroy normal communication. Most researchers focus on preventing channel missynchronization and ignore the influence of eavesdroppers on physical layer security. There is no evidence that OFDM can prevent eavesdroppers from eavesdropping information. Therefore, there is no good reason to ignore the anti-eavesdropping scheme in MIMO-OFDM environment. In addition, because the characteristics of OFDM are added to MIMO. Therefore, we need a new anti-eavesdropping scheme to fill the research blank in MIMO-OFDM environment. And according to the characteristics of the network environment to design the corresponding program content. Based on the above premise, this paper proposes two anti-eavesdropping schemes based on the MIMO-OFDM environment. In the third chapter. In this paper, a self-cooperative anti-eavesdropping scheme is proposed, in which the sender acts as a collaborator, and the optimal security capacity under the model can be obtained through antenna allocation and convex optimization between subcarriers and subcarriers. In order to evaluate the characteristics of MIMO and OFDM at the same time, a new evaluation standard is put forward in Chapter 4th. An anti-eavesdropping scheme with collaborators is proposed in this paper. The antenna allocation scheme is designed for both the unknown eavesdropper CSI and the known eavesdropper CSI. When the eavesdropper CSI is unknown. Through the new double check mechanism, the eavesdroppers hidden in the collaborators can be excluded. Finally, the sub-optimal solution of the security capacity can be obtained by genetic algorithm. Chapter 3 and chapter 4th give their respective simulation results and compare. The results are analyzed. The simulation results support the effectiveness of the two anti-eavesdropping schemes. Chapter 5th summarizes the whole article. The future research direction is prospected.
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN92

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本文編號：1455232