一种多天线信道特征投影物理层安全编码算法

针对现有安全编码设计方法对信道条件依赖性强、收发无法共享随机性等问题,该文提出了一种多天线信道特征投影物理层安全编码算法。在满足信道互易性的时分双工系统中,多天线发射机根据单天线接收机发送的训练符号估计信道得到授权信道特征,利用信道特征投影生成投影矢量对,发射每个符号时随机选择投影矢量作为发射权重矢量,窃听接收机由于还原码字的汉明距离发生随机置乱而无法正确译码,从而实现安全传输。仿真结果表明：该算法使窃听者的误比特率接近0.5,授权接收机的误比特率较已有多天线物理层安全传输方法低一个数量级。     

安全的物理层网络编码的研究

无线信道的广播特性使得其中的碰撞现象普遍存在,充分利用这一特性的物理层网络编码可较大幅度地提高系统吞吐量,但也存在其特有的安全隐患.本文的主要贡献:从物理层网络编码的原理出发,挖掘了其中存在的必要前提破坏、信号强度攻击、信号能量攻击等安全隐患,并提出了应对的基本思路:综述了物理层网络编码的研究现状,并展望了未来的研究方向;提出了结合利用云计算和网络编码构建从终端到交换节点、从底层到高层、无处不在的计算网络的概念.     

基于最佳均匀扩散矩阵的物理层安全编码

一定密度的均匀扩散矩阵是缩小物理层编码安全间隙的关键,针对如何构造这种最佳扩散矩阵进行了深入研究,设计了一种可以构造出任意规格、任意密度且均匀分布的、可逆扩散矩阵的算法。实验分析证明,针对任意规格的矩阵,该算法都可以方便、快捷地构造出任意密度、且均匀可逆的扩散矩阵。通过仿真分析发现,该算法构造的矩阵不但可以有效实现信道误码的扩散,达到缩小安全间隙的目的,而且与同类算法相比,该算法表现出了更好的性能。     

物理层安全的随机波束成型传输算法

针对传统信息论物理层安全研究中,对合法用户信道质量要求较高的问题,文中提出随机波束成型的物理层安全传输方法。该方法通过在主信道特征向量的垂直方向构造人工随机波束成型信道,使得合法用户与窃听方信道传输特征的差异性转化为信道质量的差异,最终得到正的保密容量。为保证算法的完备性,文章解决了三方面问题:1）给出随机波束成型的空间构造方法;2）随机波束成型方法的保密容量和最佳信源分布;3）人工随机信道的构造方法。最后针对采用随机波束成型算法的发送分集系统,通过设计、仿真其噪声发生和功率分配方案,进一步说明即使在合法用户信道质量差的情况下,随机波束成型传输算法也可获得保密传输容量。      

一种应用于5G基于LDPC码的物理层包编码

提出了一种基于LDPC码的物理层包编码方法。在该方法中,通过建立多个码块特定位置上简单异或关系,使得任何一个码块在译码过程中、在该特定位置上从其他码块获得一份额外的边信息,并且译码过程中还引入了类似码字串行干扰抵消(SIC)接收机的思想。该方法具有性能增益明显,复杂度低,接收延迟小,克服突发差错好等优势,非常适合未来5G的应用场景。     

采用MSK调制的物理层网络编码信号检测

针对双向中继信道,提出一种采用最小频移键控（MSK）调制的物理层网络编码（PNC）方案,即MSK-PNC。与采用BPSK、QPSK等线性调制技术的物理层网络编码方案相比,MSK-PNC具有更高的频谱效率和功率效率。本文对MSK-PNC方案中的物理层网络编码信号检测进行研究,提出了两种检测方法。第1种方法采用正交解调映射,第2种方法采用最大似然序列检测。分析和仿真结果表明,正交解调映射方案使得MSK-PNC误比特率性能等于QPSK-PNC,最大似然序列检测算法在实现复杂度上相对较高,但是其误比特率性能更优,并且同样适用于检测采用CPFSK调制方式的物理层网络编码信号。      

基于连续相位频移键控调制的物理层网络编码检测及性能分析

针对双向中继信道,该文提出一种基于连续相位频移键控(CPFSK)调制的物理层网络编码(PNC)机制,即CPFSK-PNC。与已有的采用BPSK, QPSK等调制方式的物理层网络编码相比,该机制引入CPFSK的技术优势,提高了系统的频谱效率和功率效率。该文对瑞利衰落信道中CPFSK-PNC的物理层网络编码检测进行了研究。首先,利用CPFSK信号的记忆特性,根据最大似然准则设计了中继节点的物理层网络编码检测方案;其次,分析了信号之间最小欧氏距离并给出中继检测的平均误比特率下边界;最后,仿真验证了理论分析结果。     

一种基于时空编码的物理层安全算法

针对多天线窃听系统的物理层安全问题,提出一种基于时空编码的预编码算法。首先,合法接收者发送训练序列用于发送者估计主信道状态信息,而窃听信道的状态信息合法用户均未知;其次,发送者利用均匀信道分解的方法提取主信道状态信息的特征参数,生成发射端预编码矩阵和合法接收端均衡矩阵,收发联合加密处理提高物理层安全;最后,利用 Monte Carlo方法进行仿真实验,数值分析表明,该算法在窃听者天线数目增多时能够实现非负的保密容量,即使窃听信道质量较好时,窃听者的接收性能仍维持在很差的水平,误码率高达0.5。     

物理层网络编码的调制技术

网络编码理论提高了数据的传输效率,而物理层网络编码进一步缩短了数据交互的时隙,它认为:只要中继节点R采取了恰当的调制解调技术,可以使电磁信号的叠加映射到数字域上的运算操作,实现两时隙交互信息。可见选择恰当的调制解调技术对实现物理层网络编码至关重要。该文从调制技术这一角度出发,综合目前在物理层网络编码中所应用的调制解调技术,对其进行分析总结,并展望了下一步物理层网络编码中调制技术的发展。     

基于BP算法的无人机物理层网络编码研究

建立了基于置信传播(BP)算法的双向中继系统传输模型,理论推导了中继节点处物理层网络编码的映射关系,研究了不同调制方式下各种异步因素对通信系统误码率的影响规律,为无人机在实战中更广泛地应用提供理论基础.     

多天线系统中面向物理层安全的极化编码方法

该文提出一种基于多输入信道最大容量差映射的极化安全编码方法,通过适当降低信道极化速度达到提高安全传输速率的目的。首先,利用信道极化结构,将极化后的逻辑信道按信道质量划分为好信道与差信道两类;然后,通过具体的逻辑信道删除率迭代分析,提出一种能够有效提升差逻辑信道容量并降低好逻辑信道容量的最大容量差信道映射方法,达到降低信道极化速度的目的;最后,利用加权修正合法信道与窃听信道最大容量差映射结果,实现多输入信道下的极化安全编码。仿真结果表明,在极化阶数n=9的二进制删除信道下,所提方法相比随机映射与Arikan方法,安全传输速率分别由0.029, 0.004提升到了0.042,并且所提方法同样适用于衰落信道场景。     

基于随机天线阵的物理层安全通信系统峰均功率比问题研究

采用多天线发射方式保障通信信息的安全传输是物理层安全通信研究领域中常采用的手段之一,但这种方式会导致发射信号高峰均功率比的缺点,从而影响合法用户的通信性能。该文从多天线发射的加权系数出发,定义了基于多天线发射方式的物理层安全通信信号峰均功率比(PAPR)概念,并且针对随机天线阵物理层安全通信系统提出一种基于部分传输序列的物理层安全通信信号PAPR抑制算法。仿真结果表明该文提出的PAPR抑制算法能在不降低发射信号安全性能的条件下有效地降低发射信号的PAPR值。     

基于多帧聚合的物理层安全技术优化设计

针对卫星通信中严重的窃听和恶意干扰等安全问题,提出了一种基于噪声聚合理论的多帧聚合优化方法.该方法在传统噪声聚合方案的基础上,增强了相邻数据帧之间的聚合深度与耦合关系,将安全编码转化为多帧聚合,通过调整不同的聚合方式,使系统安全性得到最大化提升.仿真结果表明,与传统的噪声聚合方案相比,最优耦合方式可提升系统安全增益约1...     

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。     

认知无线电物理层安全研究

通过分析认知无线(CR)物理层面临的安全问题,提出了动态跳频扩谱通信机制,并将跳频通信引入认知无线电体系,提高了认知无线电系统的安全性。