理想與非理想信道條件下物理層安全傳輸的理論與性能分析.pdf

1、物理層安全技術摒棄了基于計算復雜度不可行的傳統(tǒng)安全方法，創(chuàng)新地利用無線噪聲信道內在的隨機的獨特性和不可復制性，以信道噪聲為“密鑰”實現無線數據傳輸的安全性。然而，現有針對物理層安全傳輸的研究大多是假設信道狀態(tài)信息理想的前提下進行的，但在實現應用中信道估計誤差不可避免，在實際無線通信系統(tǒng)中得到的都是非理想信道狀態(tài)信息。基于理想信道狀態(tài)信息的物理層安全傳輸研究缺乏對非理想因素的適應能力，因而與實際系統(tǒng)存在差異，無法實現目標安全性?；谏鲜鰡?/p>

2、題的考慮，本論文以提高無線通信的安全性為目標，研究非理想信道估計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預編碼的波束成形技術建立“優(yōu)勢信道”，經MATLAB仿真結果表明該技術在理想與非理想信道估計條件下均能有效擴大合法接收者的優(yōu)勢；其次，本文提出基于BCH碼的安全編碼方案，經MATLAB仿真結果表明該方案顯著擴大竊聽者的接收誤碼率。

3、>　　2.建立MIMO波束成形聯合安全編碼的“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，證明信道估計誤差對系統(tǒng)安全性能的影響以及實際系統(tǒng)中物理層安全傳輸的可實現性?；?USRP-LabVIEW平臺實現多天線物理層安全傳輸系統(tǒng)的測試，其結果表明所建系統(tǒng)具有通信的安全性和可靠性，證明該系統(tǒng)可以實現無條件安全傳輸。
　　3.建立人工噪聲結合協(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，優(yōu)化功率分配方案，使系統(tǒng)安全速率達到最大。
　　4.針對非理想情況，建立三種不同場景下的 MISOSE協(xié)作模型，分別計算最優(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，分析估計誤差對系統(tǒng)安全性能的影響，驗證在有信道估計誤差的實際通信環(huán)境中物理層安全傳輸的可實現性。經MATLAB仿真得到，非理想信道估計條件下三種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漸變時的系統(tǒng)安全速率值的