衛(wèi)星通信網(wǎng)絡技術在我國發(fā)展迅速,廣泛應用于各行各業(yè)。隨著星地通信系統(tǒng)規(guī)模增加,衛(wèi)星通信網(wǎng)絡用戶越來越多,星地通信安全越發(fā)重要。傳統(tǒng)的基于密碼學的計算安全,由于計算機計算能力的提升而面臨挑戰(zhàn)。物理層安全通過結(jié)合無線信道特性保障安全傳輸,因安全性高而備受關注。論文從物理層出發(fā),研究和實現(xiàn)基于星地信道特性的身份認證和密鑰加密通信等安全傳輸關鍵技術。論文首先對星地通信信道特性進行分析,相比于地面?zhèn)鬏旀溌?星地傳輸鏈路具有高延遲和強衰減等特性。星地信道存在直射路徑,主徑衰落服從Rician分布,參考經(jīng)典5徑低軌衛(wèi)星信道功率延遲分布參數(shù),建立多抽頭延時信道模型。接著論文對星地安全通信身份認證技術進行理論研究,包括基于信道特性和基于水印信息的身份認證技術。論文首先分析星地安全通信場景,由于信道具有互易性與唯一性,可以建立基于信道特性的二元假設檢驗模型,提取信道特征值后,計算多維檢驗統(tǒng)計量進行身份判決。論文對恒虛警概率條件和最小化代價函數(shù)條件下的認證檢測門限進行了理論分析和推導,并仿真驗證,結(jié)果顯示信噪比10dB時認證率在90%以上。論文接下來研究了基于正交頻分復用（Orthogonal Freque... 

【文章來源】：電子科技大學四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

LabVIEW程序框圖示例

第四章物理層安全通信系統(tǒng)實現(xiàn)65圖4-2LabVIEW程序前面板示例綜上所述，LabVIEW使用數(shù)據(jù)流處理思路編寫程序，能夠結(jié)合多種編程語言和硬件設備，具有靈活高效的特點，適合結(jié)合硬件開發(fā)通信試驗平臺。4.1.1.2USRP介紹NI推出的USRP包含射頻端上變頻和下變頻轉(zhuǎn)換器，加上具有ADC與DAC轉(zhuǎn)換器，能夠完成數(shù)字基帶信號到模擬射頻信號的轉(zhuǎn)換。作為理想的原型驗證選擇，應用在諸多領域，其外觀及組成如圖4-3所示。USRPR系列使用經(jīng)典的軟件無線電通用結(jié)構，其中最重要的是設備內(nèi)的母板和射頻子板。母板包含有定時時鐘模塊、現(xiàn)場可編程門陣列(FieldProgrammableGateArray，F(xiàn)PGA)、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器和一些與外部接口等。Kintex-7FPGA芯片2個已優(yōu)化射頻前端用戶可編程數(shù)字I/O口高速度和低時延PCIex4總線多設備同步接口可配置精校頻率/GPS時鐘接口最高40MHz帶寬通道

電子科技大學碩士學位論文66圖4-3NIUSRP2943R外觀及組成基于LabVIEW和USRP搭建通信鏈路時，在射頻發(fā)射端，計算機處理過的I/Q兩路數(shù)字基帶信號通過PCIe線纜傳送給NIUSRP2943R設備內(nèi)FPGA芯片，完成數(shù)字上變頻，再由高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。IQ混頻調(diào)制后，經(jīng)功率放大后通過射頻天線發(fā)射。在射頻接收端，信號處理過程為發(fā)端反向：接收射頻信號按順序通過低噪聲放大器、混頻、低通濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)字下變頻轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字基帶信號，再通過PCIe線纜傳到計算機進行后續(xù)處理。本文物理層安全通信系統(tǒng)實現(xiàn)過程主要采用軟件無線電節(jié)點NIUSRP2943R系列設備和高吞吐率的上位機組成系統(tǒng)硬件平臺，對關鍵技術進行硬件驗證，并集合PC機基于LabVIEW編程軟件進行軟硬件聯(lián)合仿真和結(jié)果輸出。4.1.2物理層安全通信系統(tǒng)實現(xiàn)原理4.1.2.1系統(tǒng)部件組成整個物理層安全通信系統(tǒng)試驗平臺構成可以分為硬件部件和軟件部件。軟件組成主要包括NILabVIEW2015SP1和數(shù)學軟件MATLAB，硬件組成主要包括SMA同軸電纜線、PCIex4線纜、全向輻射射頻天線、NIUSRP2943R通用軟件無線電設備、集成GPSDO模塊的8通道時鐘分配模塊NIOctoClock和具有高性能處理器的上位機。試驗臺所需使用的硬件如圖4-4所示。(b)NIOctoClock10MHz時鐘(d)SMA線纜及射頻天線圖4-4試驗臺硬件組成圖4.1.2.2信號處理流程星地物理層安全通信系統(tǒng)測試場景中，包含對于基于信道特性的身份認證技術和密鑰生成技術的驗證過程。身份認證測試場景中，包含合法星端發(fā)送方Alice、

【參考文獻】：
期刊論文
[1]A Novel Cooperative Physical Layer Security Scheme for Satellite Downlinks[J]. LIU Jun,WANG Jingjing,LIU Weixin,WANG Qunyang,WANG Mengyuan.  Chinese Journal of Electronics. 2018(04)

碩士論文
[1]基于LTE的衛(wèi)星移動通信上行鏈路關鍵技術研究[D]. 劉坤.電子科技大學 2017
[2]基于無線信道特征的密鑰生成方法研究[D]. 曹中強.南京郵電大學 2016
[3]基于無線信道的物理層密鑰生成技術[D]. 胡惠菊.南京郵電大學 2016
[4]基于MIMO信道估計密鑰生成協(xié)議的研究[D]. 李宇琪.北京郵電大學 2015



本文編號：3031843