本文關(guān)鍵詞：基于波束成形與人工加擾的安全容量優(yōu)化與接入控制研究

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【摘要】：隨著移動通信技術(shù)的發(fā)展與廣泛普及,無線通信網(wǎng)絡(luò)的安全成為信息安全中的熱點問題。在傳統(tǒng)的信息安全系統(tǒng)中一般依靠密碼學(xué)來保證信息的安全,然而隨著設(shè)備計算性能的提高,傳統(tǒng)的加密算法已經(jīng)無法保證信息的安全。如何使得信息的安全傳輸不唯一地依賴加密密鑰,成為信息安全領(lǐng)域急需解決的問題。而利用無線通信的物理特性配合傳統(tǒng)的安全機(jī)制來提高無線通信系統(tǒng)的安全性是解決以上問題的較好方案。本文圍繞如何使用無線通信系統(tǒng)的物理特性來提高安全性展開研究工作,并取得如下的成果：(1)針對在源節(jié)點上加入人工噪聲后,正常節(jié)點接收到的信息量減少的問題,提出一種加入人工噪聲后主信道最大化安全容量算法。實現(xiàn)了常用的人工干擾算法,并利用這些算法對一個具有竊取用戶的無線系統(tǒng)進(jìn)行干擾。仿真結(jié)果表明出本文提出的算法可以取得最大的安全容量。(2)針對多中繼系統(tǒng)中如何減小竊聽信道的容量與如何提高主信道容量的問題,引入基于波束成形和協(xié)作干擾的安全容量優(yōu)化方法。在給定約束總功率的條件下,提出一種協(xié)作波束成形與人工噪聲聯(lián)合設(shè)計方案,對分配功率、波束成形向量和人工干擾向量進(jìn)行迭代,提高了多輸入單輸出系統(tǒng)的安全容量。仿真結(jié)果表明,本文提出的混合方法比單獨使用波束成形與單獨使用協(xié)作干擾這兩種方法取得更大的安全容量。(3)針對竊聽信道信道狀態(tài)信息(State Channel Information,簡稱CSI)未知的情況,引入了非盲波束成形算法,對系統(tǒng)安全容量進(jìn)行了分析后,提出了一種基于人工噪聲和波束成形技術(shù)的接入控制算法。利用隨機(jī)過程的方法,推導(dǎo)出了系統(tǒng)安全吞吐量。仿真結(jié)果表明,引入非盲波束成形的安全容量比盲波束成形系統(tǒng)的安全容量大。
【關(guān)鍵詞】：無線通信 物理層安全 安全容量 人工加擾 波束成形
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN918
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 緒論7-17
• 1.1 論文的背景及意義7-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 基于波束成形的安全容量技術(shù)10-12
• 1.2.2 基于人工加擾的安全容量12-13
• 1.2.3 基于資源分配的安全容量13-15
• 1.3 本文所作的工作及章節(jié)安排15-17
• 2 人工加擾的安全容量優(yōu)化算法設(shè)計17-30
• 2.1 人工干擾技術(shù)17
• 2.2 系統(tǒng)模型17-18
• 2.3 人工加擾算法設(shè)計18-26
• 2.3.1 人工加擾策略分析與設(shè)計18-24
• 2.3.2 對比策略24-25
• 2.3.3 人工干擾策略25-26
• 2.4 仿真及結(jié)果分析26-29
• 2.4.1 仿真參數(shù)的設(shè)置26-27
• 2.4.2 仿真與結(jié)果分析27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 3 基于波束成形的安全傳輸方案30-45
• 3.1 系統(tǒng)模型30-31
• 3.1.1 單用戶MISO通信30
• 3.1.2 系統(tǒng)模型30-31
• 3.2 MISO系統(tǒng)中波束成形和協(xié)作干擾技術(shù)31-33
• 3.2.1 協(xié)作波束成形32
• 3.2.2 協(xié)作干擾32-33
• 3.3 基于波束成形的安全傳輸方案的設(shè)計33-40
• 3.3.1 協(xié)作波束成形與人工噪聲聯(lián)合設(shè)計33-37
• 3.3.2 協(xié)作波束成形方案設(shè)計37-38
• 3.3.3 協(xié)作干擾方案設(shè)計38-40
• 3.4 系統(tǒng)仿真結(jié)果及分析40-44
• 3.4.1 系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)計與選擇40-41
• 3.4.2 仿真與結(jié)果分析41-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 4 基于OFDM的接入控制算法研究45-60
• 4.1 系統(tǒng)模型45-46
• 4.2 OFDM技術(shù)的原理46-47
• 4.3 接入控制算法設(shè)計47-51
• 4.3.1 算法描述47-48
• 4.3.2 信道選擇階段48-50
• 4.3.3 信息接入控制階段50-51
• 4.4 系統(tǒng)性能分析51-55
• 4.4.1 安全性能分析51-54
• 4.4.2 目的節(jié)點公平性分析54-55
• 4.5 仿真及結(jié)果分析55-59
• 4.5.1 仿真參數(shù)設(shè)置55-56
• 4.5.2 仿真結(jié)果及分析56-59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 5 總結(jié)與展望60-62
• 5.1 總結(jié)60
• 5.2 展望60-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-69
• 附錄69

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本文編號：537783