基于放大转发的双向中继信道密钥生成

根据基于放大转发的双向中继信道的特性,该文利用时分系统无线多径信道的互易性和卷积运算的交换律提取密钥,使得密钥可以在信道估计时生成,而无需预先进行分配。由于信道的稀疏多径特性,采用基于压缩感知的重构算法对信道状态信息进行估计,提出了基于多径相对幅度和基于多径相对相位的密钥生成方案进行密钥的生成,并与基于多径相对时延的密钥生成方案进行了比较。仿真结果表明,3种方案均可以达到较高的密钥生成一致性,解决了第三方窃听的问题,保证了物理层通信的安全。     

双向中继稀疏多径信道密钥生成与分发

本文利用时分系统无线多径信道的互易性,提取信道相位信息作为密钥,实现双向中继信道的密钥生成与分发。由于信道的稀疏多径特性,采用基于压缩感知的重构算法对信道状态信息进行估计。端节点采用正交导频设计,将双向中继信道分解为两个点对点的信道;而中继采用物理层网络编码的思想,广播导频和密钥比特的异或。这样,仅用2个时隙就实现了密钥生成与分发,还保证了密钥的安全,且无需预先进行密钥的分配。仿真结果表明,本文所提方案可以有效的实现双向中继信道的密钥生成与分发,保证了物理层的安全通信。      

基于无线信道特征的内生安全通信技术及应用

伴随着信息技术的高速发展,无线通信网络的安全形势日益严峻。数以亿计的设备接入无线通信网络中,针对用户隐私以及基础网络环境的窃听、攻击事件频频发生,无线通信网络的安全问题已成为限制无线通信业务广泛开展的严重障碍。传统认证与加密机制与传输相脱离,以密码算法和分发密钥的私密性为前提,容易受到物理层的攻击。为此,迫切需要深入开展面向物理层的安全机制研究。从无线通信网络的根源出发,面向无线信道的内生属性,研究了基于无线信道特征的内生安全通信架构,并针对此架构提出了基于射频指纹与信道密钥的内生安全通信技术方案。该架构将认证、加密与传输融为一体,从体系结构上增强了防御效果;利用无线信道特征的内生特点,从技术手段上提高了安全性能。     

基于极化码的无协商密钥物理层安全传输方案

针对现有的密钥生成方案需要在通信流程中增加额外的密钥协商协议，导致在5G等标准通信系统中应用受限的问题，该文提出一种基于极化码的无协商密钥物理层安全传输方案。首先基于信道特征提取未协商的物理层密钥，然后针对物理信道与密钥加密信道共同构成的等效信道设计极化码，最后利用未协商的物理层密钥对编码后的序列进行简单的模二加加密后传输。该方案通过针对性设计的极化码纠正密钥差异和噪声引起的比特错误，实现可靠的安全传输。仿真表明，该文基于等效信道设计的极化码在保证合法双方以最优的码率可靠传输的同时可以防止窃听者窃听，实现了安全与通信的一体化。     

OFDM系统基于导频的信道多径时延估计

本文针对宽带正交频分复用(OFDM)系统,分析了多径时延扩展与循环前缀(cP)长度及导频数目的关系.随后利用导频的频域相关性估计得到信道时域功率时延谱(PDP),并根据PDP提出信道均方根(RMS)时延及最大多径时延门限值的估计算法.最终实现OFDM系统对信道多径参量的实时跟踪,有利于系统参数自适应调整.仿真结果表明,本文算法在低复杂度条件下可以有效获知当前传输信道模型多径时延参数的近似统计信息.     

OFDM移动通信信道估计与仿真

正交频分复用技术（OFDM）可以在条件恶劣信道环境中进行高速数据传播。OFDM是一种多载波传输系统．相对于单载波传输系统具有很多有利条件。移动信号在无线信道中传输时会产生多径时延和多普勒频移,为正确接收信号需要对信遘作出估计并进行补偿。本文重点分析了信道分析与补偿的方法,对信号时域和频域的信道补偿进行详细论述,构建系统进行仿真分析,仿真结果符合理论分析。     

OFDM系统中基于三维星座旋转的物理层安全加密算法

传统无线通信的安全主要依赖于上层加密机制,无法保护物理层调制方式和调制信息的安全.本文针对正交频分复用（OFDM,Orthogonal Frequency Division Multiplexing）系统提出了一种物理层加密调制算法.该算法首先利用相位随机化的信号进行信道探测并提取出等效信道相位信息,然后对三维星座进行物理层调制加密,最后接收端进行解密解调.该方案充分利用了无线信道相位响应的随机性、互易性和位置敏感性,并将该特性用于增强物理层信号的安全性.理论分析和计算机仿真结果表明该算法具有较强的安全性,且相对于传统的QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）调制,该算法的误码率性能提升约2.5dB.本文关注于物理层安全,旨在物理信号层提供新的安全保障,在未来5G通信和军事安全通信中有较广泛的应用前景.     

基于激光传感器网络物理层随机噪声加密方法的研究

为保证激光传感器网络在实行数据和密文传输时的安全性,避免窃听者的窃取,研究激光传感器网络物理层随机噪声加密方法。在激光传感器网络嵌入网关,利用ANSIC在UC/OS-II操作系统编写噪声加密源代码,实现网关对物理层的加密功能。构建密钥和数据窃听信道模型,计算密文符号传递概率,在网络信道中添加随机噪声,使窃听者窃取的密钥和数据中包含大量噪声,加密激光传感网络物理层,提升网络通信和数据传输的安全性。测试结果表明：在数据量较大情况下,噪声数据加密,且可最大程度利用信道噪声确保激光传感网络物理层数据安全,确保网络具有通信最大可达安全速率。     

体域网中一种基于无线信道特征的密钥生成方法研究

无线体域网是以人体为中心的无线网络,受其有限的资源和计算能力的约束,如何保证无线体域网通信节点间共享密钥是当前面临的一大挑战。提出了一种基于超宽带无线体域网信道特征的密钥生成机制,利用超宽带信道多径相对时延与平均时延的差值量化生成密钥,降低了密钥不匹配率,同时引入辅助节点,提高了密钥生成速率。仿真结果表明,该机制能够在兼顾密钥一致性的前提下,获得较高的密钥生成速率并保证密钥的安全性。     

无线信道密钥生成技术综述

无线信道密钥生成技术作为物理层安全领域的关键技术之一,不需要密钥分发设施,而是利用无线信道的性质在合法通信双方之间共享相同的密钥,用于后续加密手段中,达到信息论意义上的安全.针对无线信道密钥生成技术,从评价标准、步骤、不同条件和场景下的无线信道密钥生成技术进行了综述,并对无线信道密钥生成的应用实现以及未来研究方向进行了...     

5G通信背景下物理层安全技术研究

5G通信技术的迅速发展给通信安全提出了更高的要求,作为无线安全的颠覆性革命技术,物理层安全(Physical Layer Security,PLS)技术是实现安全与通信一体化的关键手段。物理层安全技术的本质是利用无线信道特性的内生安全机制,为“一次一密”提供一种可行思路。首先,对通信系统的各协议层以及不同协议层存在的安全威胁和漏洞进行了简单介绍;接着,针对物理层存在的安全问题,对目前所使用的物理层安全研究方向进行了总结和描述;最后,基于物理层密钥生成技术和物理层加密技术,提出了可采用的安全方案,着重介绍了基于调制的物理层加密技术和基于编码的物理层加密技术,从而保证系统的安全性能。     

一种基于Savitzky-olay滤波的物理层密钥生成方法

物理层密钥生成技术使得节点能够利用无线信道的物理特性直接生成共享密钥,从而保证无线通信过程的安全性。针对当前物理层密钥生成方案普遍存在实际场景下密钥生成率低的问题,提出了一个基于Savitzky-olay滤波的物理层密钥生成机制优化方案。该方案中,合法通信节点首先探测信道并通过Savitzky-olay滤波消除部分由信道干扰造成的信道状态差异,然后,利用多级量化以及格雷码将信道状态转为比特序列,最终通过Cascade交互式信息协调协议以及基于2阶全域哈希函数的保密增强生成合法节点之间的共享密钥。实验结果表明,基于Savitzky-olay滤波的优化方案能够有效提高物理层密钥生成过程的效率,提高了此类安全机制的实际可用性。     

无线物理层密钥生成技术发展及新的挑战

物理层安全技术从信息论安全理论出发,保障通信安全,是实现安全与通信一体化的关键手段,逐渐成为国内外研究热点。该文围绕无线通信物理层密钥生成技术研究,主要聚焦在物理层密钥生成技术的理论模型,机制机理和研究现状,重点对比分析了两种不同类型密钥生成算法,即源型密钥生成算法和信道型密钥生成算法的区别和联系,揭示了物理层密钥技术利用通信信道内在安全属性促进通信安全的实质。特别地,该文给出了一种可行的物理层密钥生成5G工程实现框架。最后,该文展望了物理层密钥生成技术未来可能的研究方向。     

Performance Analysis of UWB Channels for Wireless Personal Area Networks

Ultra-wide band (UWB) communication is one of the most promising technology for high data rate networks over short-range communication. The ultra-wide bandwidth offers pulses with very short duration that provides frequency diversity and multipath resolution. Ultra-wide band (UWB) channels raise new effects in the receiver, the amplitude fading statistics being different compared to the conventional narrow band wireless channels. This review paper focuses on modeling of ultra-wide band channels, especially for simulation of personal area networks and also discusses the benefits, application potential and technical challenges in wideband communication. The concept of Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) has recently been applied in wireless communication systems due to its high data rate transmission capability with high bandwidth efficiency and its robustness to multi-path delay. UWB OFDM communication was proposed for physical layer in the IEEE 802.15.3a standard which covers wideband communication in wireless personal area networks. Since the channel model for multicarrier UWB communication is different from that of plain ultra-wide band channel, a novel modification method in UWB channel model is proposed with specific center frequency and multipath resolution. Moreover, dynamic channel estimation is necessary before demodulation of UWB OFDM signals since the radio channel is time varying and frequency selective for wideband systems. The performance of the proposed method is statistically analyzed using LS and MMSE based channel estimation methods.     

空天地通信网络中物理层安全技术综述

空天地一体化通信网络是未来无线通信的发展趋势,其固有的广播特性和广阔的覆盖区域,将导致网络通信系统面临严重的安全威胁。如何保证空天地通信网络的安全性是一个亟待解决的问题。物理层安全技术作为一种有效的安全手段,在无线通信领域受到越来越多的关注。介绍了物理层安全的基础以及空天地通信信道模型,并对物理层安全中常见的窃听编码、波束成形、人工噪声、中继协作干扰和物理层密钥加密等技术进行了介绍和总结,最后提出了空天地通信网络中物理层安全面临的挑战和未来的发展趋势。     

基于MP-WFRFT的物理层保密增强安全方案

针对战场无线网络全域开放性、广播特性以及实时移动性等特征带来的通信系统安全隐患,为保障战场网络内消息的安全有效传输,本文通过对物理层信号的安全分析研究,结合变换域通信手段与经典加密方法,在信道共享密钥的基础上提出了一种基于MP-WFRFT的保密增强安全方案。通过建立物理层安全加密模型,给出了信道探测与共享密钥生成方法,在扰乱星座方案加持下利用MP-WFRFT多加密参数的混合载波调制对传输信号星座进行扰乱处理。仿真分析表明,本方案能够提升战场无线网络内信号的星座熵,并且在系统误码率性能上相较以往方案存在大幅度提升,为战场无线网络整体性能提升提供了一种新型方案。      

Time-Reversal Based Secure Transmission Scheme for 5G Networks over Correlated Wireless Multi-Path Channels

Broadband wireless communication users for 5G networks are primarily implemented in a complicated environment; the complex environment of time-varying multi-path propagation characteristics will seriously affect the performance of communication. One of the core technologies to overcome this problem is to introduce the environment adaptive technique—time reversal in the wireless link. Further, the problem of a Wiretap Channel in physical layer security research has become a popular research topic in recent years. To resolve the physical layer wiretap channel and multi-path fading problems in wireless channels, a novel concept of combining time reversal technology with physical layer security technology is proposed. In this paper, a physical layer secure transmission scheme based on the joint time reversal technique and artificial noise at the sending end is proposed for the wireless multi-path channel. First, in a typical wiretap channel model, the time reversal technique is used to improve the security of the information transmission process by using the properties of spatial and temporal focusing. Second, as the information is easily eavesdropped near the focus point, artificial noise is added to the sending end to disrupt the eavesdropping capability of the eavesdropper. Finally, due to the complexity of the multi-path channels, the influence of the antenna correlation on the system security performance is considered. Compared with the existing physical layer security schemes, theoretical analysis and simulation results show that the proposed scheme has a higher secrecy signal-to-noise ratio, a higher rate of secrecy, and a lower bit error rate of legitimate user.     

MISO-CDMA多径系统中空时分组码的译码方法

空时编码是实现宽带无线数据通信和下一代移动通信系统的一种极有潜力的技术。为有效的将空时分组码应用到多径衰落环境下的码分多址系统，以充分利用多个路径的信号能量，现提出了一种多径环境下空时分组译码的新方法。由于空时分组码译码与信道估计紧密相关，为此本文对多径信道估计以及信道估计误差对本方法产生的影响作研究。仿真结果表明，采用多路径译码方法可以明显提高系统的误码性能。