本文選題：物理層安全 + 保密容量��； 參考：《深圳大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著無(wú)線通信帶來(lái)的便利性,人們?cè)谌粘Ｉ钪袑⒋罅渴褂脽o(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行敏感和私密信息傳輸。傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通過(guò)高層加密技術(shù)來(lái)保證安全性,其假設(shè)攻擊端的計(jì)算能力是受限的。然而,隨著分布式計(jì)算的高速發(fā)展,攻擊端的計(jì)算能力不斷提高,這種假設(shè)已經(jīng)變得越來(lái)越不可靠。而物理層安全技術(shù)受到了越來(lái)越多的關(guān)注,其利用合法接收端比攻擊端有更好的信號(hào)接收質(zhì)量(例如,信噪比),來(lái)保證通信的安全性,避免了依賴于攻擊端計(jì)算能力受限的假設(shè)。而且物理層安全技術(shù)代表著加強(qiáng)無(wú)線安全的一個(gè)尚未開發(fā)的資源,而不是僅僅依賴于傳統(tǒng)的高層加密機(jī)制。最近,物理層安全技術(shù)中協(xié)作通信方法以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)吸引了研究者們的注意力,主要包含中繼選擇和協(xié)作人工噪聲等方法。但現(xiàn)有文獻(xiàn)中的協(xié)作通信方法還存在明顯缺陷,比如:中繼選擇方法的性能受限于中繼的空間位置分布。為了克服上述缺陷,本學(xué)位論文主要針對(duì)不可信移動(dòng)中繼,提出位置優(yōu)化機(jī)制來(lái)提升系統(tǒng)的保密容量。在該機(jī)制中,我們假設(shè)不可信移動(dòng)中繼在整個(gè)水平面上移動(dòng),其移動(dòng)是根據(jù)目標(biāo)端反饋信息或者自身收到的信息來(lái)決定的。新機(jī)制的性能不再受限于其空間位置,但要求不犧牲攻擊端的竊聽容量,否則會(huì)引起不可信移動(dòng)中繼的懷疑,進(jìn)而背叛系統(tǒng)。新機(jī)制的優(yōu)勢(shì)是易于實(shí)施:所有通信節(jié)點(diǎn)只用裝備單天線、目標(biāo)端僅需反饋一比特信息、甚至去掉反饋一比特信息這個(gè)環(huán)節(jié),使通信更具隱蔽性。同時(shí),新系統(tǒng)允許引入?yún)f(xié)作人工噪聲自適應(yīng)調(diào)整機(jī)制,來(lái)迷惑不可信移動(dòng)中繼,從而使性能得到進(jìn)一步提升。新機(jī)制非常適合以下場(chǎng)景:源端能量受限但是仍然需要通過(guò)一個(gè)不可信移動(dòng)中繼來(lái)進(jìn)行安全通信。我們首先將傳統(tǒng)的移動(dòng)中繼位置優(yōu)化算法經(jīng)過(guò)適當(dāng)修改后應(yīng)用于我們所提的新機(jī)制中。盡管它能提高保密容量,但是在某些情況下犧牲了竊聽容量,這將會(huì)引起攻擊端的懷疑,也違背了新機(jī)制的約束條件�；谛聶C(jī)制,本學(xué)位論文進(jìn)一步設(shè)計(jì)了三個(gè)執(zhí)行算法:第一個(gè)算法是最簡(jiǎn)單的,它通過(guò)目標(biāo)端引入固定協(xié)作人工噪聲和修改反饋判決機(jī)制,來(lái)滿足新機(jī)制的要求,但其性能提升有限;第二個(gè)算法通過(guò)自適應(yīng)調(diào)整協(xié)作人工噪聲功率來(lái)進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能;第三個(gè)算法則去掉目的端反饋的環(huán)節(jié),使安全通信更具隱蔽性,由于限制條件較為苛刻,性能的提升空間較小。通過(guò)分析和仿真實(shí)驗(yàn),我們深入研究了三個(gè)執(zhí)行算法的性能,并針對(duì)各執(zhí)行算法中參數(shù)選取問(wèn)題進(jìn)行了討論,給出一些有用的結(jié)論。
[Abstract]:With the convenience of wireless communication, people will use wireless network to transmit sensitive and private information. The traditional wireless network guarantees the security through the high level encryption technology, which assumes that the computing power of the attack side is limited. However, with the rapid development of distributed computing, the computing power of attack end is improving, and this assumption has become more and more unreliable. However, the physical layer security technology has attracted more and more attention. It uses the legitimate receiver to have better signal reception quality than the attack end (e.g., signal-to-noise ratio) to ensure the security of communication. The assumption that computing power on the attack side is limited is avoided. And physical layer security technology represents an undeveloped resource to enhance wireless security, rather than relying solely on traditional high-level encryption mechanisms. Recently, cooperative communication methods in physical layer security technology have attracted the attention of researchers because of their unique advantages, including relay selection and cooperative artificial noise methods. However, the existing cooperative communication methods in the literature still have obvious shortcomings. For example, the performance of relay selection method is limited by the spatial location distribution of relay. In order to overcome the above shortcomings, this dissertation proposes a location optimization mechanism to enhance the security capacity of the system. In this mechanism, we assume that the untrusted mobile relay moves across the horizontal plane, and its movement is determined by the feedback information from the target side or the information received by itself. The performance of the new mechanism is no longer limited by its spatial location, but it requires that the eavesdropping capacity of the attack end be not sacrificed, otherwise it will lead to the suspicion of untrusted mobile relay and then betray the system. The advantage of the new mechanism is that it is easy to implement: all communication nodes are only equipped with a single antenna, the target only needs to feedback one bit of information, or even eliminate the link of feedback one bit of information, so that the communication becomes more hidden. At the same time, the new system allows the introduction of cooperative artificial noise adaptive adjustment mechanism to confuse untrusted mobile relay, thus further improving performance. The new mechanism is very suitable for the scenario where the source energy is limited but a secure communication is still needed through an untrusted mobile relay. Firstly, we apply the traditional mobile relay location optimization algorithm to our new mechanism after proper modification. Although it can improve the security capacity, in some cases the eavesdropping capacity is sacrificed, which will cause suspicion on the attack side and violate the constraints of the new mechanism. Based on the new mechanism, this dissertation further designs three execution algorithms: the first algorithm is the simplest, which can meet the requirements of the new mechanism by introducing fixed cooperative artificial noise and modifying the feedback decision mechanism at the target side. But its performance improvement is limited; the second algorithm adaptively adjusts the cooperative artificial noise power to further improve the system performance; the third algorithm removes the feedback link at the end of the target to make the secure communication more hidden. Because the restriction condition is more harsh, the performance promotion space is smaller. Through the analysis and simulation experiments, we deeply study the performance of the three execution algorithms, and discuss the problem of parameter selection in each execution algorithm, and give some useful conclusions.
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN918

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本文編號(hào)：2000841