【摘要】：隨著通信技術(shù)的飛速發(fā)展,無線信道特有的開放性與廣播性引起信號延時(shí)、衰減以及泄露等問題已成為許多研究機(jī)構(gòu)與學(xué)者進(jìn)行無線通信安全研究時(shí)正在面臨的巨大挑戰(zhàn)�；诿荑�的加密算法依賴于計(jì)算復(fù)雜度,無法滿足第五代通信系統(tǒng)的要求。而物理層安全技術(shù)利用無線信道的固有特性使安全問題在最底層解決,具有普適性、可計(jì)算以及易實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)。物理層安全技術(shù)中,如何提高無線通信系統(tǒng)的保密容量是物理層安全研究的核心問題。時(shí)間反演技術(shù)可以自動收集散落在各個(gè)多徑上的信號能量并在期望用戶處相干疊加,從而實(shí)現(xiàn)信號在時(shí)間上和空間上的同步聚焦。因此時(shí)間反演技術(shù)在物理層安全研究方面具有廣闊的應(yīng)用前景。本文針對下行MISO無線系統(tǒng)中基于時(shí)間反演的保密容量提升方法研究,主要創(chuàng)新性工作內(nèi)容為:第一,無線通信在自由空間中傳輸信號時(shí),信號面臨著被非法竊聽的風(fēng)險(xiǎn)。為提升保密容量,本文提出一種基于時(shí)間反演技術(shù),采用波束賦形技術(shù)優(yōu)化的安全傳輸策略。該策略基于多用戶MISO竊聽信道模型,把最大化保密容量作為多用戶通信準(zhǔn)則,同時(shí)考慮信道狀態(tài)與天線間相關(guān)性。首先,基站利用波束賦形技術(shù)針對期望用戶發(fā)射信號,此時(shí)信號在合法信道傳輸方向上增強(qiáng);其次,基站的信號于發(fā)送前皆需通過時(shí)間反演腔,且它每次僅僅處理單個(gè)特定的信道。理論研究與仿真數(shù)據(jù)顯示:該策略的保密容量更高,誤比特率更低。第二,采用人工噪聲的安全傳輸策略會額外消耗能量,將會縮短整個(gè)系統(tǒng)的生存周期。為提升系統(tǒng)的保密容量,本文提出一種基于時(shí)間反演技術(shù),采用信息與能量同時(shí)傳輸(Simultaneous Wireless Information and Energy Transfer,SWIET)技術(shù)優(yōu)化的安全傳輸策略。該策略將系統(tǒng)建模為無線信道模型,發(fā)送探測脈沖提取信道信息。首先,在多用戶MISO下行系統(tǒng)中,發(fā)送方對信號進(jìn)行時(shí)間反演處理;其次,采用零空間人工噪聲法,此時(shí)會額外消耗能量,因此引入SWIET技術(shù)來有效地解決該問題,改善系統(tǒng)的安全性能。理論分析和仿真結(jié)果表明:該策略保密容量更高,信息泄露量更少。
【圖文】：

然后對無線收發(fā)器陣列接收到的信號做時(shí)間反演處理。最后將這些經(jīng)過時(shí)間反演處理的信號分別從無線收發(fā)器陣列的各個(gè)位置上反向發(fā)射到與第一步相同的信道中去，聚焦在期望用戶處，，脈沖信號源的特性將會被近似地復(fù)原。如圖2.1所示。圖 2.1 時(shí)間反演過程時(shí)間反演信道探測階段如圖 2.2 所示。發(fā)送方和期望用戶為實(shí)現(xiàn)雙方通信，首先要提取沖激響應(yīng)。由期望用戶向發(fā)送方發(fā)送信號 1x t 進(jìn)行信道探測，假設(shè)信號 1x t 在信道傳輸過程中保持不變。經(jīng)過多徑傳輸，發(fā)送方接收到的信號 1y t 記為： 1 1y t x t h t(2.1)
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN918

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本文編號：2627572