陣列系統(tǒng)中的方向調(diào)制安全技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在世界范圍內(nèi)的快速發(fā)展，信息安全在無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的角色變得越來越重要。近年來引起重大關(guān)注的物理層安全技術(shù)旨在不依靠上層加密來保證網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的安全通信，其中一種重要的物理層安全技術(shù)叫做方向調(diào)制。方向調(diào)制在期望方向可以發(fā)射正確的信號，而在非期望方向發(fā)射的信號會產(chǎn)生畸變。因此，即使竊聽接收機收到的信號功率與期望方向相同甚至更高，也不能對信息進行恢復(fù)。方向調(diào)制的這種發(fā)射信號與方向有關(guān)的特點增強了物理層的安全性。
　　首先

2、研究了兩種重要的物理層安全技術(shù)，它們分別利用人工噪聲和陣列冗余來實現(xiàn)。然后研究了一種簡化的方向調(diào)制技術(shù)，其利用兩個陣元和簡單的相移器來實現(xiàn)。
　　接下來，重點研究了方向調(diào)制的四種實現(xiàn)方法:相控陣方向調(diào)制法、雙波束合成法、切換天線陣列法以及波束域合成法。這些方向調(diào)制技術(shù)在非期望方向?qū)π盘柖加泄潭ǖ臄_動，稱為固定擾動方向調(diào)制技術(shù)(FD-DM)。
　　為進一步提高方向調(diào)制技術(shù)的安全性，提出一種通過隨機加權(quán)來實現(xiàn)的隨機擾動方向調(diào)制技

3、術(shù)(RD-DM)。隨機擾動方向調(diào)制技術(shù)在非期望方向發(fā)射的信號隨機變化，增加了竊聽接收機截獲信息的難度。此外，還詳細推導(dǎo)了固定擾動和隨機擾動兩種方向調(diào)制技術(shù)的誤比特率封閉表達式，以更好地評估方向調(diào)制的安全性能。
　　針對方向調(diào)制技術(shù)發(fā)射功率高和功率利用率低的問題，首先提出一種功率約束的方向調(diào)制技術(shù)(PC-DM)，該方法通過引入功率約束因子來最大化非期望方向的誤比特率。然后，利用凸優(yōu)化算法和粒子群優(yōu)化算法使方向調(diào)制的發(fā)射功率減少高達9