基于人工干擾的物理層安全通信方法研究.pdf

1、無(wú)線通信對(duì)現(xiàn)代人們的生活、工作和學(xué)習(xí)等方方面面產(chǎn)生日益巨大的影響，無(wú)線通信系統(tǒng)的兩個(gè)基本問(wèn)題是數(shù)據(jù)的可靠性和有效性，然而，數(shù)據(jù)在空間中以電磁波的形式傳播，無(wú)線信道具有廣播、衰落和易接入的基本特征，非法的竊聽(tīng)者試圖獲取正在進(jìn)行傳輸?shù)男畔⒍槐话l(fā)現(xiàn)，甚至網(wǎng)絡(luò)中存在惡意的發(fā)送者或干擾者，試圖降低期望接收者的信號(hào)，數(shù)據(jù)的可靠通信將會(huì)面臨巨大的威脅。一直以來(lái)人們對(duì)物理層干擾策略有著很大興趣，尤其是在軍事網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩砸恢庇删W(wǎng)絡(luò)層基于密鑰

2、的加密技術(shù)來(lái)保證的，加密體制的高計(jì)算復(fù)雜度和復(fù)雜的密鑰分配及管理問(wèn)題，推動(dòng)了物理層安全通信人工干擾技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展。
　　物理層安全主要是指存在非法竊聽(tīng)者的情況下，保證機(jī)密消息在無(wú)線媒質(zhì)中能夠安全可靠傳輸，而無(wú)需依賴于更高層的加密體制，物理層安全的基本原則是利用噪聲固有的隨機(jī)性和通信信道，在對(duì)手的計(jì)算資源不受限和已知網(wǎng)絡(luò)參數(shù)情況下，來(lái)限制對(duì)手可獲得的信息比特?cái)?shù)，可達(dá)到的安全性以保密速率或保密容量精確量化。本文研究的是物理層安全通信

3、方法中的一種，不需要產(chǎn)生密鑰，發(fā)送者在發(fā)送有用信號(hào)的同時(shí)，利用一部分可用功率發(fā)送人工干擾信號(hào)，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的發(fā)送預(yù)編碼機(jī)制，只降低竊聽(tīng)者的信道，再考慮一些可獲得的信道狀態(tài)信息，達(dá)到安全通信。
　　本文首先研究了單用戶MIMO系統(tǒng)人工干擾的應(yīng)用，介紹了lattice檢測(cè)理論，將人工干擾信號(hào)的模值歸一化到一個(gè)特定的值，強(qiáng)制干擾項(xiàng)位于竊聽(tīng)者檢測(cè)區(qū)域的邊界，提高竊聽(tīng)者的誤碼率，并克服了竊聽(tīng)端天線數(shù)目必須小于發(fā)射端天線數(shù)目的限制。本文提出一