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作者：吴连举南京邮电大学

学位级别：硕士

无线信道最显著的特点就是多径衰落,协作分集（Cooperative Diversity）作为一种特殊的空间分集技术,利用协作伙伴的天线来帮助自己传输信息,可以有效地抵抗这种衰落。由于中继能够扩大网络的覆盖范围并且降低信道损伤,广泛地应用于协... 详细信息

无线信道最显著的特点就是多径衰落,协作分集（Cooperative Diversity）作为一种特殊的空间分集技术,利用协作伙伴的天线来帮助自己传输信息,可以有效地抵抗这种衰落。由于中继能够扩大网络的覆盖范围并且降低信道损伤,广泛地应用于协作通信中。网络编码（Network Coding）最初工作在网络层,通过使中继节点获得一定的信息处理能力,网络编码能够有效地改善网络吞吐量,减小延迟并增强鲁棒性。无线信道的广播特性,使得网络编码在无线网络中的应用日益受到关注。但是无线信道的广播特性会使多个信源同时传输时引起信号之间的相互干扰。如果在物理层进行网络编码则可以有效利用电磁波的广播特性,将干扰纳入到网络编码算法中,使不同的节点进行协作传输,从而进一步提高网络的容量,我们将这种物理层的网络编码称为物理层网络编码（Physical-layer Network Coding）。物理层网络编码从提出以来,受到了研究人员的热切关注。本文以协作通信和网络编码的结合作为研究的切入点,首先研究了网络编码方案对协作通信系统性能的改善,然后重点讨论了基于中继选择的物理层网络编码方案。在基于机会中继的物理层网络编码中,我们研究了机会中继对系统性能的影响,并分析比较了基于放大转发和解码转发的系统性能。接着本文给出了一种新的基于双中继选择的物理层网络编码方案,并将其称为空时物理层网络编码（ST-PNC）。在该方案中,网络中存在多个中继,我们通过一定的准则选择“最好”的两个中继协助用户交换信息,并在中继节点处采用Alamouti空时编码。在此双向中继网络中,本文研究了系统的中断概率,并分析了功率控制对系统的影响。仿真结果表明本文给出的策略能够有效的改善网络编码系统的性能,而且潜在中继越多,获得的中断性能越好。最后本文还分析了物理层网络编码的研究现状和发展趋势,从中可以看出物理层网络编码有着广阔的发展前景,也有很多方向等待着进一步研究。

关键词：网络编码物理层网络编码协作分集中继选择

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基于深度学习的OFDM信道估计研究

基于深度学习的OFDM信道估计研究

作者：叶林霞南京邮电大学

学位级别：硕士

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)能够有效地克服频率选择性衰落,提高频谱效率。与此同时,深度学习(Deep Learning,DL)由于其在众多领域的出色表现,近期有望被应用于无线通信系统中。基于以上背景,本文对... 详细信息

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)能够有效地克服频率选择性衰落,提高频谱效率。与此同时,深度学习(Deep Learning,DL)由于其在众多领域的出色表现,近期有望被应用于无线通信系统中。基于以上背景,本文对OFDM系统中基于深度学习的信道估计算法展开研究,本文的主要工作如下:首先介绍了OFDM系统模型以及经典的信道估计算法,然后对Jakes信道模型的幅度谱、相位谱以及功率谱等进行仿真实验。除此之外,简述了深度学习的理论知识,然后对当前基于深度学习的信道估计算法进行归纳总结,对现有工作中具有代表性的神经网络进行信道估计的计算机仿真,研究基于深度学习的信道估计算法的可行性及有效性。考虑到传统的信道估计算法中准确的信道估计依赖于足够的导频信息,而压缩感知理论可能实现在较少的导频开销下保持良好的估计性能。本文基于OFDM系统,设计了一种基于深度学习压缩感知(Deep Learning Compressive Sensing,DLCS)的稀疏信道估计算法。该算法首先对信道稀疏度进行估计,然后使用稀疏度已知的压缩感知重构算法对信道响应进行估计,从而提高压缩感知算法的实际应用可行性。仿真表明,相比传统的最小二乘算法,所提的DLCS算法不仅能够节省导频开销,还能获得更好的估计性能。由于所提的DLCS算法是由神经网络和压缩感知模块级联获取稀疏信道的响应,为了降低算法的复杂度,考虑直接应用深度学习对信道响应进行估计。为此,本文设计了一种基于注意力辅助的全卷积网络(Attention-aid Full Convolutional Network,AFCN)信道估计算法。该算法将信道估计问题建模为图像超分辨率问题,将最小二乘算法的结果视作低分辨率图片,然后利用本文所提的AFCN结构恢复出高分辨图片。其中,AFCN利用通道注意力辅助,根据特征图通道的重要性给予其不同的权重,使得算法的性能得到了提升。仿真表明,相对于线性最小均方误差算法,基于AFCN的信道估计算法性能更好,且所提算法在较少的导频开销下仍能保持良好的估计性能。

关键词：信道估计 OFDM 深度学习注意力辅助压缩感知

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认知无线电系统中协作通信技术的研究

认知无线电系统中协作通信技术的研究

作者：徐中伟南京邮电大学

学位级别：硕士

随着通信技术的发展和人们对通信质量要求的提升，频谱利用率较低的现状严重制约了通信事业的发展。认知无线电技术的出现很好地解决了这一难题。用户可以通过使用该技术完成对周边环境的感知，并通过重新配置自身参数使用该频谱，接入... 详细信息

随着通信技术的发展和人们对通信质量要求的提升，频谱利用率较低的现状严重制约了通信事业的发展。认知无线电技术的出现很好地解决了这一难题。用户可以通过使用该技术完成对周边环境的感知，并通过重新配置自身参数使用该频谱，接入最理想的频谱。用户不停地感知周边可以使用的空闲频谱来提高频谱资源的利用率。协作通信技术通过共享网络空间中其他用户的发射天线，按某种方式协同其他用户传输信息，从而产生类似MIMO的传输效果，使接收端获得空间分集增益，提高了整个系统容量。将协作通信技术用于认知无线电系统，次用户以相互协作的方式感知频谱，发送信息，充分提高频谱的利用率。认知无线电与协作通信的结合提高了感知准确度、频谱利用率，同时还增加了系统容量，充分合理的利用了无线资源。然而协作通信的引入也增加了无线网络的安全隐患。认知环境的开放性使恶意用户有了接入频谱的可能，对网络的安全性造成了威胁。本文将认知无线电技术与协作通信技术相结合，解决主用户占用频谱却不能有效地传输信息这一问题。本文将网络编码技术用于协作节点用来提高整个认知无线电系统的容量以及通过功率分配方案达到最优化使用系统资源。考虑到网络的安全性，文章中将对中继协作节点是否安全分开讨论。首先本文详细介绍了认知无线电和协作通信这两种技术，并讲述了将协作通信引入认知无线电系统的必要性。文中给出了完美认知模型和更加贴合实际的认知模型，并阐述了动态接入频谱的三种模式，还分析了认知无线电系统中存在的安全问题。协作通信常用的几种协议以及协作通信用于认知中的几种模型也在文中提到。其次，针对主用户不能完成通信却占用频谱不释放资源的情况，主用户牺牲频谱的使用换取传输的有效性而选择需要发送信息的次用户来协作传输，提出一种基于网络编码的协作通信方法。次用户采用物理层网络编码和调制编码技术实现协作与自身通信的目的。文中还针对主用户的要求设计了基于瞬时信道容量和遍历信道容量的功率分配方案，并根据此功率分配方案对协作节点的进行了选取，实现系统资源的最佳利用。最后，针对认知无线电系统中不可靠中继的情况，论文研究了认知无线电网络中基于信息安全的协作通信策略，并将中继选择策略用于协作过程中。主用户通过加入人工噪声来使窃听者无法准确破解消息。通过对系统安全容量的分析指定了中继选择策略，并分析了人工噪声功率分配策略。系统在加入协作之后，安全容量比无协作过程有明显的提高。

关键词：认知无线电网络协作通信网络编码安全

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OTFS通信系统中的信号检测技术研究

OTFS通信系统中的信号检测技术研究

作者：赵健博南京邮电大学

学位级别：硕士

自上世纪九十年代以来,随着无线通信技术的迅速发展和物质文化水平的提高,人们对通信质量和通信效率逐渐有了更高的要求,与此同时接入移动网络的设备数量的上升也对无线通信网络的负载能力提出了更高要求。随着我国“四纵四横”高铁网... 详细信息

自上世纪九十年代以来,随着无线通信技术的迅速发展和物质文化水平的提高,人们对通信质量和通信效率逐渐有了更高的要求,与此同时接入移动网络的设备数量的上升也对无线通信网络的负载能力提出了更高要求。随着我国“四纵四横”高铁网络的全面覆盖,高铁已然成为民众的首要出行方式,而高速场景下的移动通信已经成为学术界的研究热点。在高速场景下,高速移动带来的高多普勒频移使得子载波的正交性无法得到保证,高速情况下传统的OFDM的性能较差,正交时频空间调制(Orthogonal Time Frequency Space Modulation,OTFS)有望解决为了高速场景下的通信问题。另一方面,近几年机器学习在通信领域的应用愈发广泛,其在信道估计和信号检测的突出表现引起了学者们的关注。基于以上背景,本论文对高速移动场景下的OTFS系统及其相关的信号检测算法展开了研究。首先,本文阐述了无线通信的发展历程,指出研究高速场景下的无线通信技术具备重要意义,随后介绍了国内外OTFS技术的研究现状,接着对机器学习在无线通信领域的应用进行简要介绍。其次,本论文研究分析了OTFS技术调制解调的原理及其系统模型,接着本文对消息传递算法(Message Passing,MP)和近似消息传递算法(Generalized Approximate Message Passing,GAMP)进行了比较和分析,结论表明GAMP算法解决了MP算法复杂度NP的问题,在降低计算复杂度的同时保证了一定的检测性能。再次,由于GAMP算法的阻尼因子选取不当会带来检测性能的下降的问题,本文提出了基于遗传算法优化阻尼因子的GA-GAMP算法,该算法将每个迭代层的阻尼因子看作独立参数,通过多目标优化使得特定信噪比的误比特率最小,并进行了相应的仿真和分析,结果表明,相比于固定阻尼因子的GAMP算法,GA-GAMP算法的检测性能具有一定提升。最后,由于每个迭代层的阻尼因子在影响当前迭代层收敛性能的同时亦会影响后续迭代的初值,从而影响系统的整体检测性能,因此同时关注迭代过程和最终误比特率的训练网络更为合理。本文用深度强化学习的方法对OTFS的信号检测进行了优化,提出了A2C-GAMP检测算法。该算法通过将GAMP的迭代过程展开成强化学习的不同状态,完成GAMP的全部迭代等同于一个Episode的结束,Agent的动作为选择每次迭代的训练参数,为避免稀疏奖励,每个Episode的Reward由不同迭代层的Reward和误比特率奖励Reward构成,通过神经网络拟合Actor的策略网络和Critic的价值网络。仿真结果表明,相较于传统GAMP检测算法,A2C-GAMP算法有明显性能提升。

关键词：正交时频空间调制高速无线通信系统信号检测近似消息传递算法

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无线信道物理层密钥生成与协商技术研究

无线信道物理层密钥生成与协商技术研究

作者：陆英玮南京邮电大学

学位级别：硕士

进入二十一世纪后,得益于无线通信技术的迅速发展,普通大众可以摆脱有线通信的束缚,便捷低廉的实现随时随处通信,因此无线通信成为了社会生产生活中主流的通信方式。但由于无线通信的广播性和开放性,通信传递的信息极易被窃听获取,这对... 详细信息

进入二十一世纪后,得益于无线通信技术的迅速发展,普通大众可以摆脱有线通信的束缚,便捷低廉的实现随时随处通信,因此无线通信成为了社会生产生活中主流的通信方式。但由于无线通信的广播性和开放性,通信传递的信息极易被窃听获取,这对无线通信的隐私和安全造成了极大的挑战,甚至会影响个人的生活乃至于社会的稳定。如何有效的保护无线通信中的信息安全,成为了技术研究的重点。无线信道物理层密钥技术是增强无线通信安全的新兴技术,在时分双工模式下,利用通信双方无线信道的互易性与时变性,不仅可以提取相同的信道特征信息生成密钥,还能进一步实现“一次一密”的动态密钥生成,与传统通信安全技术结合,提升现有无线通信的安全性。不过由于信道的延迟的和环境噪声的影响,在通信条件较差的情况下,收发两端初始生成的密钥会存在一致率较低等问题。对于密钥生成过程中获得的信道特征不完全一致而造成的密钥误差的情况,则需要通过密钥协商进行解决。密钥协商由密钥信息调和与增强两个部分组成,密钥信息调和负责纠正密钥错码,提高正确率;而密钥增强则判定密钥信息调和是否成功,删除信息调和失败的密钥。在本文中,提取无线信道中的特征生成密钥,通过密钥协商提升密钥的一致性,对协商的正确率和速度进行研究,论文的主要研究工作如下:(1)对无线信道物理层密钥信息调和方法进行了回顾和研究,归纳了不同信息调和方法的优缺点。设计了一种基于改进的LDPC校验的密钥信息调和方法,该方法采用offset-base计算公式,可以更新校验节点,使LDPC能对不一致的物理层初始密钥进行较好的纠错。论文对该方法的纠错性能和算法的迭代次数进行了仿真研究。(2)使用哈希函数对信息调和后的物理层密钥进行了密钥增强,判断密钥的一致性,对不一致密钥进行删除,在标准密钥增强方案基础上,给出了一种简化的密钥增强方案。对两种密钥增强的正确率进行了仿真分析,对比其性能。(3)对多比特量化无线信道物理层密钥进行了研究,通过对特征空间划分得到了基于幅度、相位以及幅度相位联合的三种特征信息提取的多比特量化物理层密钥生成方案,对各方案进行数据仿真比较了它们的误码率和随机性。通过对改进的LDPC进行修正,设计了适合于多比特量化物理层密钥的信息调和方案。最后对多比特量化密钥协商的纠错性能和算法的迭代次数进行了仿真研究。

关键词：无线信道物理层密钥低密度奇偶校验码密钥协商多比特量化物理层密钥

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认知无线电中的频谱退让技术研究

认知无线电中的频谱退让技术研究

作者：王群南京邮电大学

学位级别：硕士

无线频谱资源是一种有限的自然资源，随着无线通信技术的急速发展及其对频谱资源需求的不断增加，频谱紧缺的问题愈来愈严重。然而，造成这一矛盾的真正原因是没有充分利用现有频谱资源。“认知无线电”这一概念的提出，为矛盾的解决提... 详细信息

无线频谱资源是一种有限的自然资源，随着无线通信技术的急速发展及其对频谱资源需求的不断增加，频谱紧缺的问题愈来愈严重。然而，造成这一矛盾的真正原因是没有充分利用现有频谱资源。“认知无线电”这一概念的提出，为矛盾的解决提供了很好的解决思路。在认知无线电中，授权用户处于闲置状态的频谱可以暂时的借给认知用户使用，这种方式可以在不影响授权用户的情况下，有效利用空闲频谱资源，从而使频谱资源紧缺的局面得到有效的缓解和控制。由于可用的无线频谱资源是动态变化的，认知用户需要根据频谱的忙闲状态及时作出相应决策。一方面，首先保障授权用户的服务质量不降低;另一方面，尽力维持和保证认知用户的通信要求。这就是本论文将展开探讨的认知无线电中的频谱退让技术。首先，本文简单介绍了认知无线电的基础理论知识，并在此基础上详细论述了基于认知无线电的频谱退让技术，给出了频谱退让的基本概念、介绍了频谱退让的策略、常用的频谱退让分析模型、以及对退让后的目标信道选择算法进行了总结。其次，分析了在被动频谱退让策略下，信道选择算法对认知用户的累积退让时延的影响。在基于被动的频谱退让算法中，先针对认知用户间优先级相同的情况，对影响累积退让延时的因素进行了仿真分析;接着，对于认知用户间优先级不同的情况，即高优先级认知用户可以抢占低优先级认知用户的频谱，在相同的参数下，比较了不同优先级认知用户的累积退让时延，仿真表明，高优先级认知用户的平均累积退让时延低于低优先级认知用户的平均累积退让时延。最后，分析了在主动频谱退让策略下，信道选择算法对认知用户的累积退让时延的影响。先对影响累积退让延时的因素进行了仿真分析;然后，将主动频谱退让策略下的算法与被动频谱退让策略下的算法在平均累积退让时延方面的性能进行了比较，仿真表明，基于被动的频谱退让算法在感知时间较小时，其累积退让延时优于基于主动的频谱退让算法，但是，随着感知时间的增大，基于主动的频谱退让算法在缩短平均累积退让时延方面更具优势。

关键词：认知无线电频谱退让策略累积退让延时信道选择算法频谱感知

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时变信道场景下的物理层密钥研究

时变信道场景下的物理层密钥研究

作者：唐齐天南京邮电大学

学位级别：硕士

无线通信是当今发展最快、应用最广的通信技术之一。然而,无线信道的开放特性和广播特性使无线通信面临严峻的安全问题。传统的加密机制在计算机计算能力大幅提高的情况下,己经不再绝对安全。基于无线信道的物理层密钥方案是解决无线通... 详细信息

无线通信是当今发展最快、应用最广的通信技术之一。然而,无线信道的开放特性和广播特性使无线通信面临严峻的安全问题。传统的加密机制在计算机计算能力大幅提高的情况下,己经不再绝对安全。基于无线信道的物理层密钥方案是解决无线通信安全问题的一个新的思路,它可以利用无线信道的互易性、时变性和唯一性等特点,实时动态地生成密钥,实现“一次一密”的加密体制。本文对时变信道场景下的物理层密钥方案进行研究,主要研究内容如下:(1)介绍总结了基于无线信道特征的物理层密钥生成方案,从信道特征估计、初始密钥生成和密钥协商三个环节研究了密钥生成的具体流程;分析了时变信道的衰落特性并介绍了常用的数学模型,指出了在时变信道下物理层密钥生成技术中的难点。(2)阐述了时变信道中多径效应和多普勒频移所带来的影响,分析了传统的信道估计方法的不足。在此背景下,论文研究了基于基扩展模型的信道估计方法,并对基于离散卡洛基扩展模型作出了改进,改进的模型可以随着移动端速度的改变而调节模型的阶数,因此可以获得更准确的信道估计,为密钥的生成提供更可靠的密钥源。(3)研究了基于隔离带的密钥生成技术,并改进了固定相位隔离带的密钥生成方案。改进的方案可以根据估计信道冲激响应幅值的大小而合理地调整相位隔离带区域,从而保留更多可靠的信道估计值。仿真结果表明,该方案所生成的密钥不仅可以有较高的密钥生成率和较多的密钥比特数,同时也可以克服多普勒频移带来的影响。

关键词：无线信道特性物理层密钥时变信道基扩展模型相位隔离带

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基于机器学习的无线通信场景分类方法

基于机器学习的无线通信场景分类方法

作者：吴欢桐南京邮电大学

学位级别：硕士

在机器学习大热的二十一世纪,无线通信技术也因此进入了全面发展的时代,在全球的应用场景越来越广泛,场景分类就是其中的热点。利用无线信道的电波传播特性、信道衰落特性以及信道空时特性来进行研究,可以提取出无线信道的特征,对特征... 详细信息

在机器学习大热的二十一世纪,无线通信技术也因此进入了全面发展的时代,在全球的应用场景越来越广泛,场景分类就是其中的热点。利用无线信道的电波传播特性、信道衰落特性以及信道空时特性来进行研究,可以提取出无线信道的特征,对特征进行分析就可以达到对于当前无线通信场景的分类的目的,这具有非常重要的学科研究价值,对于研究无线通信性能也具有很大的好处。目前场景分类技术多应用于图像以及视频处理领域,而对于无线通信领域中的场景分类技术研究还不够详细。随着机器学习的大热,无线通信环境下需要进行分类的相关场景种类的数据库也越来越庞大,而用耗时的人工进行场景分类已不能满足当前社会的需要,不仅耗费的时间和精力非常大,获得的场景分类效果也不高,所以将机器学习相关技术引入无线通信场景分类方法中来提高场景分类的效率,减少相关开销。本文从无线信道的特征矩阵,机器学习算法以及无线通信场景分类等方面进行研究,重点研究基于无线信道特征的无线通信场景分类方法,并且将机器学习中的SVM算法(支持向量机)和决策树算法引入到无线通信中,提出了基于机器学习的无线通信场景分类方法。该方法可以在场景切换的情况下对无线通信场景实时地进行分类,还可以对分类结果进行分析,弥补了对于场景分类结果研究的不足,展现了不同的属性对于无线通信场景分类的影响。本文主要的研究工作和创新如下:(1)对无线信道的特征进行精简,只选取了角度功率谱、到达角变化和路径损耗三种特征进行分析,降低了无线通信环境下场景分类的计算复杂度,提高了场景分类的速度。(2)针对无线信道多变的特点,设计了一种基于支持向量机的无线通信场景分类方法,可以利用无线信道的特征矩阵实时地对场景进行分类,当环境发生变化时可以实时地分类出来,提高了无线通信环境中在场景变换情况下的实时场景分类效率和正确率,节约了时间成本。(3)将机器学习中的决策树算法引入无线通信场景分类方法,对无线信道的特征矩阵转化成的属性矩阵进行训练,建立分类决策树和结果决策树对无线通信场景进行分析和研究,进一步降低了无线通信场景分类的时间成本,弥补了对于场景分类结果研究的不足,分析不同的属性的影响因子,体现不同的属性对于不同的场景分类结果的影响。

关键词：场景分类支持向量机决策树无线通信

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基于无线信道的物理层密钥生成技术

基于无线信道的物理层密钥生成技术

作者：胡惠菊南京邮电大学

学位级别：硕士

近年来,随着无线通信设备深入人们的生活,无线通信开放性引起的安全问题已不容忽视。无线通信信道有着互易性、唯一性、快速时变性和不可预测性,这为动态生成用于加密明文的密钥,实现“一次一密”的加密体制提供了可能,从而实现无条件... 详细信息

近年来,随着无线通信设备深入人们的生活,无线通信开放性引起的安全问题已不容忽视。无线通信信道有着互易性、唯一性、快速时变性和不可预测性,这为动态生成用于加密明文的密钥,实现“一次一密”的加密体制提供了可能,从而实现无条件安全。本文提取无线信道中的相位信息生成密钥,并针对信道相位的条件概率密度函数、密钥的一致性概率、密钥生成过程中的量化等技术进行研究,主要的研究工作如下:(1)在窃听信道系统模型基础上,研究了窄带衰落信道下接收信号的表达式,并给出了信道估计的信息量和密钥容量的推导过程。研究了在给定实际信道相位的条件下,估计相位的概率密度函数的表达式,并画出了曲线图。(2)设计了一种基于多比特自适应量化的相位密钥生成方法,给出了密钥不一致性概率的理论推导,并研究了该方案中信噪比对误比特率的影响。将其与基于幅度的密钥生成方法进行比较。仿真结果表明,基于相位的多比特自适应量化方案有更高的密钥一致性,也更加接近理论值,且密钥随机性也更好。(3)在研究内容(2)的基础上,进一步引入了量化保护带,改进了基于相位的多比特自适应量化方案,滤除了保护带以外的信道估计值,并给出了加入保护带后密钥一致性概率的推导。仿真结果表明,加入量化保护带能有效地提高密钥比特一致性。

关键词：无线信道物理层安全密钥生成密钥容量自适应量化

基于无线信道的物理层密钥生成与协商技术研究

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基于无线信道的物理层密钥生成与协商技术研究

作者：杨硕南京邮电大学

学位级别：硕士

近年来,随着无线通信的飞速发展,人们享受着高新技术所带来的前所未有的便捷。同时由无线媒介的广播性和开放性所面临的安全及隐私隐患,也严重影响着人们的生活,成为了学者研究的重点。传统保障安全通信的技术由于量子时代的到来,传统... 详细信息

近年来,随着无线通信的飞速发展,人们享受着高新技术所带来的前所未有的便捷。同时由无线媒介的广播性和开放性所面临的安全及隐私隐患,也严重影响着人们的生活,成为了学者研究的重点。传统保障安全通信的技术由于量子时代的到来,传统的加密方法很容易被破解。物理层密钥生成技术的出现能够避免了传统加密技术中因密钥分发而引起的泄密风险,由于其充分利用通信双方无线通信信道的互易性与时变性,不仅可以实现“一次一密”的动态密钥生成,而且无需进行密钥分发,达到信息理论意义上的安全。本文针对大多数仅从单一的信道特征来考虑生成密钥,在信道特性变化的场景下,可能存在适应性不强、初始密钥一致率较低等问题。本文提取无线信道中的信道幅度和信道相位信息联合生成密钥,对初始密钥生成的误比特率、随机性以及密钥容量等方面进行研究,主要的研究工作如下:(1)对基于无线信道特征的物理层密钥生成方法进行了回顾与总结,并比较了各自优缺点。针对通信双方初始生成密钥的不一致性问题,研究了密钥协商体系模型,从信息调和、一致性认证、保密增强这三个方面归纳总结了一些典型的技术和算法,并对比分析了其优缺点。(2)基于窄带平坦衰落信道,提出了一种联合信道幅度和相位的二维无线物理层密钥生成方法,该方法将估计出来的信道幅度和信道相位组合成一个极坐标点进行量化。仿真结果表明,与纯相位生成密钥的方法相比,本方法具有更低的初始密钥不一致率。(3)在窃听信道系统模型的基础上,借助随机变量以及信息熵的概念与性质,推导了基于通信双方信道幅度和信道相位的密钥容量,并以此作为理论基础,设计了一种自适应多比特密钥生成方案。仿真结果表明,该方案在生成速率和误比特率之间实现了折衷。

关键词：无线信道物理层安全密钥生成密钥协商密钥容量