本文關(guān)鍵詞：基于物理層的未來無線增強(qiáng)安全通信研究

  更多相關(guān)文章： 波束成形 安全編碼 空間調(diào)制 跨層安全 正交頻分復(fù)用

【摘要】：未來無線通信系統(tǒng)(5G)提出了高速傳輸、快速接入、好的用戶體驗(yàn)和高安全的需求,傳統(tǒng)的安全措施已無法滿足要求。物理層安全新技術(shù)從無線通信的本質(zhì)出發(fā),充分利用無線信道特性,把通信的安全技術(shù)和通信的可靠技術(shù)聯(lián)合起來考慮。在5G系統(tǒng)中通過充分利用5G物理層新技術(shù)結(jié)合物理層安全信號設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)高安全傳輸、并滿足快速接入的需求。MIMO-OFDM是4G的核心技術(shù),在未來5G通信中的Massive MIMO中,MIMO-OFDM依然是基礎(chǔ)技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù),空間調(diào)制技術(shù)是MIMO技術(shù)的一個(gè)重要分支,其能夠完全的避免的多根天線同時(shí)發(fā)射信號時(shí)產(chǎn)生的信道間干擾和發(fā)射天線需要同步的問題,顯著提高頻率利用率,也將未來MIMO技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。論文在這些物理層傳輸技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了物理層安全信號設(shè)計(jì),并在USRP上開始了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先,本文針對Wyner提出的實(shí)現(xiàn)“無條件秘密通信”的兩個(gè)步驟,設(shè)計(jì)了MIMO優(yōu)勢信道建立和安全編碼聯(lián)合的實(shí)現(xiàn)方案,首先通過SVD分解的波束成形方案充分地利用了無線信道的隨機(jī)性使得合法用戶優(yōu)勢信道得以建立,再設(shè)計(jì)了基于回彈函數(shù)來構(gòu)造的安全編碼進(jìn)一步增大竊聽者的誤碼率。然后,本文針對MIMO技術(shù)中的空間調(diào)制技術(shù),嘗試采用傳統(tǒng)的密碼技術(shù)對發(fā)射符號進(jìn)行選擇,實(shí)現(xiàn)跨層的安全傳輸方案,接著通過研究空間調(diào)制技術(shù)的特殊性,提出同時(shí)對發(fā)射符號和發(fā)射天線序號跨層,通過仿真驗(yàn)證了其可行性,并從原理上分析了其可行性。最后,本文在詳細(xì)討論了OFDM加密跨層安全傳輸技術(shù),通過USRP開展了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,成功驗(yàn)證了其可行性。本文所提方案對4G和未來5G移動通信系統(tǒng)均適用,在不明顯增加通信系統(tǒng)開銷的同時(shí)可以提供更高級別的安全保障,兼顧了通信系統(tǒng)的可靠性和安全性。
【關(guān)鍵詞】：波束成形 安全編碼 空間調(diào)制 跨層安全 正交頻分復(fù)用
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN918
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-18
• 1.1 研究背景14-16
• 1.2 本文主要工作以及創(chuàng)新點(diǎn)16-17
• 1.3 論文章節(jié)安排17-18
• 第二章 波束成形和安全編碼聯(lián)合的無條件安全通信模型18-28
• 2.1 背景介紹18-19
• 2.2 基于SVD預(yù)編碼的波束成形優(yōu)勢信道建立19-27
• 2.2.1 SVD預(yù)編碼原理19-20
• 2.2.2 基于回彈函數(shù)的安全編碼構(gòu)造方法20-23
• 2.2.3 結(jié)合安全編碼和SVD預(yù)編碼的安全通信模型23-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 空間調(diào)制跨層安全傳輸系統(tǒng)28-52
• 3.1 空間調(diào)制技術(shù)概況28
• 3.2 空間調(diào)制原理28-30
• 3.3 空間調(diào)制系統(tǒng)模型詳述30-33
• 3.4 空間調(diào)制跨層安全傳輸33-37
• 3.4.1 空間調(diào)制跨層安全方案發(fā)射端設(shè)計(jì)33-34
• 3.4.2 空間調(diào)制跨層安全方案接收端設(shè)計(jì)34-35
• 3.4.3 仿真結(jié)果及分析35-37
• 3.5 空間調(diào)制跨層優(yōu)化方案37-51
• 3.5.1 天線序號跨層方案37-39
• 3.5.2 優(yōu)化后的空間調(diào)制跨層方案39-47
• 3.5.3 竊聽者已知發(fā)射天線序號控制序列的接收性能47-49
• 3.5.4 竊聽者已知調(diào)制符號控制序列的接收性能49-51
• 3.6 本章小節(jié)51-52
• 第四章用USRP實(shí)現(xiàn)MIMO-OFDM跨層52-71
• 4.1 LABVIEW以及USRP介紹52-55
• 4.1.1 LABVIEW概述52
• 4.1.2 USRP（Universal Software Radio Peripheral）介紹52-55
• 4.2 MIMO-OFDM系統(tǒng)的USRP實(shí)現(xiàn)55-61
• 4.2.1 發(fā)射端具體模塊和流程56-59
• 4.2.2 接收端模塊實(shí)現(xiàn)59-61
• 4.3 LTE幀結(jié)構(gòu)61-63
• 4.4 MIMO-OFDM系統(tǒng)的跨層原理63-67
• 4.4.1 OFDM系統(tǒng)發(fā)射端加密64-65
• 4.4.2 OFDM系統(tǒng)接收端解密65-67
• 4.5 USRP驗(yàn)證OFDM跨層安全方案67-70
• 4.5.1 LABVIEW的MathScript介紹67
• 4.5.2 USRP驗(yàn)證OFDM跨層安全方案的結(jié)果67-70
• 4.6 本章小結(jié)70-71
• 第五章 總結(jié)與展望71-73
• 5.1 工作總結(jié)71
• 5.2 展望71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果77-78

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