未來(lái)的無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)（5G）將支持海量的移動(dòng)用戶和終端設(shè)備的接入,滿足超高帶寬、超密集站點(diǎn)、超高大容量傳輸、低時(shí)延的用戶體驗(yàn)要求,需要更加豐富和多樣化的服務(wù)和保障高安全的應(yīng)用。與傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)相比,無(wú)線移動(dòng)信道的廣播特性和移動(dòng)特性,使得網(wǎng)絡(luò)中合法用戶的通信很容易遭到非法用戶的竊聽和攻擊。在傳統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中,通常在網(wǎng)絡(luò)層及上層使用基于密碼學(xué)的加密技術(shù)保障系統(tǒng)通信安全。現(xiàn)有基于密碼學(xué)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全是建立在基于計(jì)算的安全之上,即假設(shè)攻擊者在未知密鑰的情況下無(wú)法通過(guò)計(jì)算在有限時(shí)間內(nèi)解密。但是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù),特別是量子計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展,將導(dǎo)致現(xiàn)有的基于密碼學(xué)的安全技術(shù)面臨巨大挑戰(zhàn)。同時(shí),僅依靠現(xiàn)有的基于密碼學(xué)的安全技術(shù)無(wú)法滿足未來(lái)無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)多樣化應(yīng)用場(chǎng)景的安全需求。相比傳統(tǒng)上層安全技術(shù)完全依靠密鑰的保密性和計(jì)算復(fù)雜度,基于物理信道的安全技術(shù)旨在利用無(wú)線通信物理媒介的隨機(jī)性和唯一性（如無(wú)線衰落信道,接收信號(hào)強(qiáng)度,硬件指紋等）,為用戶提供輕重量和高安全的通信保障。基于物理信道的安全技術(shù)不用假設(shè)攻擊者的計(jì)算能力有限,根據(jù)無(wú)線信道和不同業(yè)務(wù)應(yīng)用環(huán)境的特征,結(jié)合收發(fā)信號(hào)處理、調(diào)制和編碼等物理層技術(shù)并... 

【文章來(lái)源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

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未來(lái)無(wú)線通信中的跨層安全設(shè)計(jì)架構(gòu)

2-1 Wyner 竊聽信道模型00 10BSR CR C 證疑似度 =1下的最大可達(dá)傳輸速率又稱x[ ( ; ) ( ; )]N NI M y IM z道模型。設(shè)BC 和EC 分別表示主信道和竊容量sC 可以表示為[67] 2 22 2log 1 log 1 ,B EP P 取正運(yùn)算，2B 和2E 分別表示 Bob 和 Ev準(zhǔn)靜態(tài)衰落竊聽信道[68]時(shí)指出：當(dāng)竊聽信

最優(yōu)的預(yù)編碼矩陣是一個(gè)非凸的優(yōu)化問(wèn)題。同時(shí)，（2-10）的安全容量Alice 已知竊聽信道 CSI 的情況下才能取到，而在實(shí)際的無(wú)線通信中并不能件成立。因此，在未知竊聽者 CSI 信息的情況下，需要結(jié)合具體的信號(hào)以保證系統(tǒng)的安全性能。 多天線物理層安全信號(hào)處理基礎(chǔ)隨著多天線通信技術(shù)在通信系統(tǒng)中的地位越來(lái)越重要，MIMO 波束成形技成為 5G 的核心技術(shù)之一，其自帶安全特性[49]也成為構(gòu)建物理層安全的。MIMO 波束成形指同時(shí)利用發(fā)射端的多根發(fā)射天線傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)流，可以看作是 MIMO 預(yù)編碼的一個(gè)特例[92]，而 MIMO 預(yù)編碼則為多個(gè)獨(dú)立同時(shí)傳輸。波束成形的安全特性可如下圖 2-3 描述，其發(fā)射方可以在特定很高的接收增益，而其他方位用戶的接收增益則很低。根據(jù)此特性，讓Alice（通常為基站）配備多根發(fā)射天線，利用波束成形技術(shù)設(shè)計(jì)發(fā)射信號(hào)高目的節(jié)點(diǎn)用戶 (Bob) 的接收信號(hào)質(zhì)量，而竊聽節(jié)點(diǎn) (Eve) 的接收信號(hào)低，由此形成合法通信用戶具有更好接收性能的優(yōu)勢(shì)信道構(gòu)建。區(qū)域外接收信號(hào)差

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]移動(dòng)通信系統(tǒng)平均物理層安全容量[J]. 李濤,張焱,許希斌,周世東.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2015(11)
[2]隨機(jī)發(fā)送參考的多天線系統(tǒng)物理層安全傳輸算法[J]. 吉江,劉璐,金梁,黃開枝.  中國(guó)科學(xué):信息科學(xué). 2014(02)
[3]無(wú)線通信物理層安全技術(shù)研究[J]. 楊斌.  信息網(wǎng)絡(luò)安全. 2012(06)

碩士論文
[1]基于MIMO-OFDM系統(tǒng)的跨層增強(qiáng)安全技術(shù)研究[D]. 宋歡歡.電子科技大學(xué) 2015
[2]無(wú)條件秘密無(wú)線通信系統(tǒng)的秘密編碼設(shè)計(jì)[D]. 吳一帆.電子科技大學(xué) 2010
[3]基于反饋和LDPC碼的竊聽信道建模[D]. 胡前鳳.電子科技大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3494961