無線通信網(wǎng)絡(luò)中基于合作干擾的物理層安全.pdf

1、隨著無線通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們對無線網(wǎng)絡(luò)的依賴逐漸加深，對于無線通信的安全問題日益受到人們的重視。傳統(tǒng)的高層加密發(fā)展至今，需要強(qiáng)大的計(jì)算能力作為支撐，這對于計(jì)算能力較弱的無線節(jié)點(diǎn)而言頗為吃力。因此，研究者們開始尋求高層加密以外的方式確保安全，物理層安全成為了研究者們尋求新的解決方案的方向之一。
　　研究者的研究方向，從一開始的單輸入單輸出(SISO)到后來的多輸入多輸出(MIMO)經(jīng)歷了由淺至深的過程，其網(wǎng)絡(luò)模型和假設(shè)也更加接近現(xiàn)實(shí)

2、世界的通信環(huán)境。然而，在MIMO環(huán)境下物理層安全研究進(jìn)行的如火如荼時(shí)，MIMO-OFDM環(huán)境的物理層安全卻少有人問津。OFDM對于頻率性深衰落具有良好的抵抗性，與MIMO技術(shù)相結(jié)合，可以得到更加穩(wěn)定的無線信道。而在物理層方面，也因?yàn)镺FDM的引入，使得攻擊者們可以更容易破壞正常通信。至此，大多數(shù)研究者把精力放在防止信道失同步等研究方向上，而忽略了竊聽者對物理層安全的影響。并沒有研究證明OFDM可以防止竊聽者竊聽信息，因此忽視MIMO-O

3、FDM環(huán)境下的防竊聽方案是沒有充分理由的。另外，由于OFDM的特性加入到MIMO之中，也不能簡單套用MIMO環(huán)境下的防竊聽方案。因此，需要一種全新的防竊聽方案來填補(bǔ)MIMO-OFDM環(huán)境下的研究空白，并且針對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的特點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的方案內(nèi)容。
　　基于以上前提，本文提出兩種基于MIMO-OFDM環(huán)境下的防竊聽方案。在第三章，本文提出一種自協(xié)作的防竊聽方案，即發(fā)送方充當(dāng)協(xié)作者的角色。通過子載波間和子載波內(nèi)的天線分配以及凸優(yōu)化，可以取

4、得該模型下最優(yōu)的安全容量。同時(shí)，為了同時(shí)評價(jià)MIMO和OFDM兩種網(wǎng)絡(luò)各自的特性，還提出了一種全新的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。第四章中，本文提出了一種有協(xié)作者的防竊聽方案。方案對未知竊聽者CSI和已知竊聽者CSI的兩種情況都進(jìn)行了天線分配設(shè)計(jì)。在竊聽者CSI未知的情況下，通過全新的雙重檢查機(jī)制可以排除出隱藏在協(xié)作者中的竊聽者。最后通過遺傳算法可以得出安全容量的次優(yōu)解。
　　第三章和第四章分別給出了各自的仿真結(jié)果并對結(jié)果進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果有力地支