發(fā)布時(shí)間：2023-06-01 18:13

　　無(wú)線通信由于廣播特性而面臨著嚴(yán)重的安全威脅。物理層安全技術(shù)通過(guò)探索物理層傳輸介質(zhì)的隨機(jī)特性并使用合適的編碼和信號(hào)處理技術(shù),能夠保證目的節(jié)點(diǎn)以較低的計(jì)算復(fù)雜度對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行解碼獲取保密信息,而竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)無(wú)法解碼任何保密信息。隨著5G及空天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展,主竊信道之間存在相關(guān)性的情形是不可避免的。主竊信道之間的相關(guān)性會(huì)減小目的節(jié)點(diǎn)和竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)處接收信號(hào)的質(zhì)量差異,這無(wú)疑會(huì)造成通信系統(tǒng)保密性能的下降。而現(xiàn)有的波束成形和合作干擾方案幾乎都基于主竊信道相互獨(dú)立的前提,該前提的局限性會(huì)導(dǎo)致在相關(guān)主竊信道的情形下無(wú)法獲得足夠理想的保密性能。本文重點(diǎn)研究了相關(guān)主竊信道下人工噪聲(Artificial Noise,AN)輔助的波束成形和合作干擾技術(shù),并對(duì)合法信道狀態(tài)信息(Legitimate Channel State Information,LCSI)完整和不完整兩種情況進(jìn)行了不同的探討,旨在減少主竊信道之間相關(guān)性造成的保密損失,獲得比現(xiàn)有AN輔助的波束成形和合作干擾方案更好的保密性能,以應(yīng)對(duì)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中存在的安全威脅。為了加強(qiáng)相關(guān)主竊信道的保密性能,本文建立了相關(guān)主竊信道模型并對(duì)其進(jìn)行了理...

【文章頁(yè)數(shù)】：163 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
主要縮略語(yǔ)
第1章 緒論
    1.1 課題來(lái)源及研究的目的和意義
        1.1.1 課題來(lái)源
        1.1.2 研究的目的和意義
    1.2 物理層安全及其研究現(xiàn)狀
        1.2.1 物理層安全概述
        1.2.2 安全波束成形和合作干擾技術(shù)
        1.2.3 相關(guān)主竊信道下的物理層安全技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 現(xiàn)有物理層安全研究面臨的新問(wèn)題和解決思路
    1.4 論文的研究?jī)?nèi)容與組織結(jié)構(gòu)
第2章 相關(guān)主竊信道建模及其理論分析
    2.1 引言
    2.2 相關(guān)SISO竊聽(tīng)信道模型
    2.3 相關(guān)SISO竊聽(tīng)信道模型的驗(yàn)證
    2.4 相關(guān)MISO竊聽(tīng)信道模型
    2.5 相關(guān)MISO竊聽(tīng)信道下的合作干擾模型
    2.6 SINR的累計(jì)概率密度函數(shù)
    2.7 本章小結(jié)
第3章 LCSI完整時(shí)基于相關(guān)性的波束成形方法
    3.1 引言
    3.2 保密速率最大化問(wèn)題
    3.3 問(wèn)題解決
        3.3.1 范數(shù)邊界法
        3.3.2 范數(shù)邊界法的復(fù)雜度分析
        3.3.3 伯恩不等式法
        3.3.4 伯恩不等式法的復(fù)雜度分析
    3.4 波束成形矢量的恢復(fù)和可實(shí)現(xiàn)的保密速率
    3.5 拓展至多天線竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)場(chǎng)景
    3.6 性能分析與仿真結(jié)果
        3.6.1 功率相關(guān)系數(shù)期望值對(duì)保密性能的影響
        3.6.2 發(fā)射功率對(duì)保密性能的影響
        3.6.3 保密中斷概率對(duì)保密性能的影響
        3.6.4 Eve的數(shù)量對(duì)保密性能的影響
    3.7 本章小結(jié)
第4章 LCSI完整時(shí)基于相關(guān)性的合作干擾方法
    4.1 引言
    4.2 保密速率最大化問(wèn)題
    4.3 問(wèn)題解決
        4.3.1 范數(shù)邊界法
        4.3.2 范數(shù)邊界法的復(fù)雜度分析
        4.3.3 伯恩不等式法
        4.3.4 伯恩不等式法的復(fù)雜度分析
    4.4 波束成形矢量的恢復(fù)和可實(shí)現(xiàn)的保密速率
    4.5 拓展至多天線竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)場(chǎng)景
    4.6 性能分析與仿真結(jié)果
        4.6.1 功率相關(guān)系數(shù)期望值對(duì)保密性能的影響
        4.6.2 保密中斷概率對(duì)保密性能的影響
        4.6.3 Alice的發(fā)射功率對(duì)保密性能的影響
        4.6.4 Jammer的發(fā)射功率對(duì)保密性能的影響
        4.6.5 Eve的數(shù)量對(duì)保密性能的影響
    4.7 本章小結(jié)
第5章 LCSI不完整時(shí)基于相關(guān)性的波束成形方法
    5.1 引言
    5.2 SINR-OP限制下的優(yōu)化問(wèn)題
        5.2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)Ⅰ:目的中斷SINR的最大化
        5.2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)Ⅱ:竊聽(tīng)中斷SINR的最小化
        5.2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)Ⅲ:松弛保密速率的最大化
    5.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)Ⅰ:目的中斷SINR的最大化
        5.3.1 范數(shù)邊界法
        5.3.2 范數(shù)邊界法的復(fù)雜度分析
        5.3.3 伯恩不等式法
        5.3.4 伯恩不等式法的復(fù)雜度分析
    5.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)Ⅱ:竊聽(tīng)中斷SINR的最小化
        5.4.1 范數(shù)邊界法
        5.4.2 范數(shù)邊界法的復(fù)雜度分析
        5.4.3 伯恩不等式法
        5.4.4 伯恩不等式法的復(fù)雜度分析
    5.5 優(yōu)化設(shè)計(jì)Ⅲ:松弛保密速率的最大化
        5.5.1 范數(shù)邊界法
        5.5.2 范數(shù)邊界法的復(fù)雜度分析
        5.5.3 伯恩不等式法
        5.5.4 伯恩不等式法的復(fù)雜度分析
    5.6 性能分析與仿真結(jié)果
        5.6.1 功率相關(guān)系數(shù)期望值對(duì)保密性能的影響
        5.6.2 LCSI誤差對(duì)保密性能的影響
        5.6.3 竊聽(tīng)SINR-OP對(duì)保密性能的影響
        5.6.4 發(fā)射功率對(duì)保密性能的影響
        5.6.5 Eve的數(shù)量對(duì)保密性能的影響
    5.7 本章小結(jié)
第6章 LCSI不完整時(shí)基于相關(guān)性的合作干擾方法
    6.1 引言
    6.2 SINR-OP限制下的優(yōu)化問(wèn)題
        6.2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)Ⅰ:目的中斷SINR的最大化
        6.2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)Ⅱ:竊聽(tīng)中斷SINR的最小化
        6.2.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)Ⅲ:松弛保密速率的最大化
    6.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)Ⅰ:目的中斷SINR的最大化
        6.3.1 范數(shù)邊界法
        6.3.2 范數(shù)邊界法的復(fù)雜度分析
        6.3.3 伯恩不等式法
        6.3.4 伯恩不等式法的復(fù)雜度分析
    6.4 優(yōu)化設(shè)計(jì)Ⅱ:竊聽(tīng)中斷SINR的最小化
        6.4.1 范數(shù)邊界法
        6.4.2 范數(shù)邊界法的復(fù)雜度分析
        6.4.3 伯恩不等式法
        6.4.4 伯恩不等式法的復(fù)雜度分析
    6.5 優(yōu)化設(shè)計(jì)Ⅲ:松弛保密速率的最大化
        6.5.1 范數(shù)邊界法
        6.5.2 范數(shù)邊界法的復(fù)雜度分析
        6.5.3 伯恩不等式法
        6.5.4 伯恩不等式法的復(fù)雜度分析
    6.6 性能分析與仿真結(jié)果
        6.6.1 功率相關(guān)系數(shù)期望值對(duì)保密性能的影響
        6.6.2 LCSI誤差對(duì)保密性能的影響
        6.6.3 竊聽(tīng)SINR-OP對(duì)保密性能的影響
        6.6.4 Alice處的發(fā)射功率對(duì)保密性能的影響
        6.6.5 Jammer處的發(fā)射功率對(duì)保密性能的影響
        6.6.6 Eve的數(shù)量對(duì)保密性能的影響
    6.7 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
附錄A S-procedure
附錄B 伯恩不等式法
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝
個(gè)人簡(jiǎn)歷



本文編號(hào)：3826777