面向全雙工物理層安全的預(yù)編碼技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)更安全的信息傳輸和更高的頻譜資源利用率，面向全雙工(FD)物理層安全的預(yù)編碼技術(shù)被提出并研究。全雙工通信技術(shù)可實(shí)現(xiàn)同時(shí)同頻收發(fā)信息，基于物理層安全的預(yù)編碼技術(shù)主要利用無(wú)線信道的特性實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)的安全性，所以系統(tǒng)的安全性與信道狀態(tài)信息(CSI)密切相關(guān)。在實(shí)際的通信系統(tǒng)中，很多原因都會(huì)造成非精確的CSI。在非精確CSI的情況下，非魯棒性預(yù)編碼方案很難滿足系統(tǒng)的安全性，因此研究非精確CSI下的魯棒性預(yù)編碼方案具有重要意義。本

2、文針對(duì)全雙工雙向安全傳輸模型，以保密傳輸為準(zhǔn)則，優(yōu)化設(shè)計(jì)收發(fā)信機(jī)結(jié)構(gòu)，探索在雙向全雙工傳輸模式下的物理層安全性能極限。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)考慮在精確CSI信道條件下，針對(duì)傳統(tǒng)預(yù)編碼方案計(jì)算復(fù)雜度高的難題，本文提出了兩種低復(fù)雜度的預(yù)編碼方案。一種是首先根據(jù)子凸問(wèn)題的對(duì)偶問(wèn)題(DP)得到半閉合解，然后證明該算法的收斂性；另一種是首先采用迫零(ZF)算法消除自干擾，獲得次優(yōu)的預(yù)編碼方案。仿真表明，兩種全雙工預(yù)編碼方案性能遠(yuǎn)優(yōu)于

3、半雙工的預(yù)編碼方案。
　　(2)考慮在有界CSI誤差模型下，設(shè)計(jì)具有對(duì)抗CSI誤差的魯棒性預(yù)編碼方案。由于魯棒保密傳輸容量的優(yōu)化問(wèn)題均是非凸的，不易解決，本文提出了兩種魯棒性預(yù)編碼方案。當(dāng)竊聽(tīng)信道誤差為確定性有界 CSI誤差模型時(shí)，和竊聽(tīng)信道協(xié)方差的誤差為確定性有界 CSI誤差模型時(shí)，本文通過(guò)轉(zhuǎn)化含有誤差的約束條件和凸差(DC)規(guī)劃將非凸問(wèn)題轉(zhuǎn)為一系列凸優(yōu)化問(wèn)題。仿真結(jié)果表明，兩種魯棒性預(yù)編碼算法均滿足收斂性；當(dāng)信道存在誤差時(shí)，魯

4、棒性預(yù)編碼方案優(yōu)于非魯棒性預(yù)編碼方案。
　　(3)考慮在隨機(jī) CSI誤差模型下，設(shè)計(jì)具有對(duì)抗隨機(jī)誤差的魯棒性預(yù)編碼方案?，F(xiàn)有隨機(jī)誤差模型通常假定精確已知誤差的分布函數(shù)，但在物理層安全應(yīng)用中，該假設(shè)很難滿足。本文考慮了一種基于二階矩的統(tǒng)計(jì) CSI誤差模型，該模型僅依賴于誤差均值和方差，無(wú)需已知完整的誤差分布函數(shù)，因而對(duì)誤差分布函數(shù)具有魯棒性。針對(duì)統(tǒng)計(jì) CSI誤差模型，本文提出了三種魯棒性預(yù)編碼方案。當(dāng)僅已知竊聽(tīng)信道誤差的均值和方差，