理想與非理想信道條件下物理層安全傳輸?shù)睦碚撆c性能分析.pdf

1、物理層安全技術(shù)摒棄了基于計(jì)算復(fù)雜度不可行的傳統(tǒng)安全方法，創(chuàng)新地利用無線噪聲信道內(nèi)在的隨機(jī)的獨(dú)特性和不可復(fù)制性，以信道噪聲為“密鑰”實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。然而，現(xiàn)有針對(duì)物理層安全傳輸?shù)难芯看蠖嗍羌僭O(shè)信道狀態(tài)信息理想的前提下進(jìn)行的，但在實(shí)現(xiàn)應(yīng)用中信道估計(jì)誤差不可避免，在實(shí)際無線通信系統(tǒng)中得到的都是非理想信道狀態(tài)信息?；诶硐胄诺罓顟B(tài)信息的物理層安全傳輸研究缺乏對(duì)非理想因素的適應(yīng)能力，因而與實(shí)際系統(tǒng)存在差異，無法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)安全性。基于上述問

2、題的考慮，本論文以提高無線通信的安全性為目標(biāo)，研究非理想信道估計(jì)條件下的物理層安全傳輸系統(tǒng)性能，主要研究工作如下：
　　1.研究基于MIMO竊聽信道模型的“無條件安全”通信系統(tǒng)：首先，利用基于SVD預(yù)編碼的波束成形技術(shù)建立“優(yōu)勢信道”，經(jīng)MATLAB仿真結(jié)果表明該技術(shù)在理想與非理想信道估計(jì)條件下均能有效擴(kuò)大合法接收者的優(yōu)勢；其次，本文提出基于BCH碼的安全編碼方案，經(jīng)MATLAB仿真結(jié)果表明該方案顯著擴(kuò)大竊聽者的接收誤碼率。

3、>　　2.建立MIMO波束成形聯(lián)合安全編碼的“無條件安全”通信系統(tǒng)模型，討論分析其在理想與非理想信道條件下系統(tǒng)的安全性能，證明信道估計(jì)誤差對(duì)系統(tǒng)安全性能的影響以及實(shí)際系統(tǒng)中物理層安全傳輸?shù)目蓪?shí)現(xiàn)性。基于 USRP-LabVIEW平臺(tái)實(shí)現(xiàn)多天線物理層安全傳輸系統(tǒng)的測試，其結(jié)果表明所建系統(tǒng)具有通信的安全性和可靠性，證明該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)無條件安全傳輸。
　　3.建立人工噪聲結(jié)合協(xié)作干擾的 MISOSE模型，以系統(tǒng)安全速率作為衡量系統(tǒng)安全性

4、能的指標(biāo)，優(yōu)化功率分配方案，使系統(tǒng)安全速率達(dá)到最大。
　　4.針對(duì)非理想情況，建立三種不同場景下的 MISOSE協(xié)作模型，分別計(jì)算最優(yōu)功率分配下的系統(tǒng)安全速率。比較理想與非理想信道條件下系統(tǒng)安全速率最大值，分析估計(jì)誤差對(duì)系統(tǒng)安全性能的影響，驗(yàn)證在有信道估計(jì)誤差的實(shí)際通信環(huán)境中物理層安全傳輸?shù)目蓪?shí)現(xiàn)性。經(jīng)MATLAB仿真得到，非理想信道估計(jì)條件下三種MISOSE協(xié)作模型以及理想模型隨發(fā)送端的功率分配比從0到1漸變時(shí)的系統(tǒng)安全速率值的