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基于空频联合加扰的物理层安全算法

电子与信息学报 2013年第12期35卷 2966-2971页

作者：李明亮黄开枝钟州国家数字交换系统工程技术研究中心郑州450002

当采用空域加扰实现物理层安全时,构造的多天线加权向量在合法信道上的投影具有恒模特性,窃听者能够利用这一特性截获私密信息。针对这一问题,该文设计了一种基于空频联合加扰的物理层安全算法。首先,在各个子载波上构造多天线随机加权... 详细信息

当采用空域加扰实现物理层安全时,构造的多天线加权向量在合法信道上的投影具有恒模特性,窃听者能够利用这一特性截获私密信息。针对这一问题,该文设计了一种基于空频联合加扰的物理层安全算法。首先,在各个子载波上构造多天线随机加权向量,使构造的加权向量在合法信道上的投影均等于随OFDM符号快变的参考变量;然后,通过参考子载波的加权向量传递参考信息使得合法用户能够正确解调其余子载波的接收信号;而窃听者无法获得有用参考信息,从而无法解调接收信号。仿真结果表明当信噪比(SNR)达到10 dB时,合法用户的解调误比特率(BER)为510-,而窃听者无法利用盲均衡、类MUSIC等方法截获私密信息。

关键词：无线通信物理层安全空频联合加扰 MISO—OFDM系统

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基于无线信道参数的物理层安全密钥容量

电子与信息学报 2016年第10期38卷 2612-2618页

作者：王旭金梁宋华伟黄开枝国家数字交换系统工程技术研究中心郑州450002

利用无线信道参数提取物理层安全密钥时,密钥容量受加性噪声、信道测量时差、终端移动速度、采样周期和采样点数等因素影响。针对这一问题,该文在均匀散射环境中利用单输入单输出无线信道定量分析密钥容量,推导了密钥容量的闭式解以确... 详细信息

利用无线信道参数提取物理层安全密钥时,密钥容量受加性噪声、信道测量时差、终端移动速度、采样周期和采样点数等因素影响。针对这一问题,该文在均匀散射环境中利用单输入单输出无线信道定量分析密钥容量,推导了密钥容量的闭式解以确定最佳采样周期的约束条件。仿真分析表明该结论同样适用于非均匀散射环境,同时验证将物理层密钥提取技术应用于无线通信系统的可行性。

关键词：物理层安全物理层密钥提取密钥容量无线信道参数最佳采样周期

多天线全双工中继辅助的异构蜂窝网物理层安全性能分析

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通信学报 2019年第5期40卷 24-31页

作者：钟州张波戚晓慧黄开枝国家数字交换系统工程技术研究中心河南郑州450002

针对随机异构网络频谱资源紧张及微基站层安全性能不足的问题,通过在微基站层引入多天线全双工中继辅助微基站用户通信,由此提高网络的整体安全性能。基于随机几何理论,构建针对该网络的安全性能分析模型,推导出了用户接入中继基站或宏... 详细信息

针对随机异构网络频谱资源紧张及微基站层安全性能不足的问题,通过在微基站层引入多天线全双工中继辅助微基站用户通信,由此提高网络的整体安全性能。基于随机几何理论,构建针对该网络的安全性能分析模型,推导出了用户接入中继基站或宏基站、中继接入微基站的安全中断概率闭式表达式;基于此进一步给出了系统全局安全中断概率闭式表达式,以评估系统参数对其安全性的影响。仿真分析了宏基站功率和天线数、中继功率和天线数,以及两者的密度对网络安全性能的影响。仿真结果验证了引入多天线全双工中继能够提高所研究网络的安全性能。

关键词：物理层安全多天线安全中断概率全双工中继

伪目标动态可行域约束法中的观测站最优路线规划算法

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电子与信息学报 2008年第12期30卷 2980-2983页

作者：范丹丹黄开枝金梁解放军信息工程大学信息工程学院信息技术研究所郑州450002

在针对非视距环境下单站机动定位的伪目标动态可行域约束法中,目标位置可行域大小直接影响到算法速度和最终定位结果的精度,因此该文提出了一种基于动态规划的观测站最优路线规划算法。该算法在当前测量时刻所测数据的基础上,以目标位... 详细信息

在针对非视距环境下单站机动定位的伪目标动态可行域约束法中,目标位置可行域大小直接影响到算法速度和最终定位结果的精度,因此该文提出了一种基于动态规划的观测站最优路线规划算法。该算法在当前测量时刻所测数据的基础上,以目标位置可行域收敛面积最大化为目标,分析出观测站运动到下一测量时刻的最优运动方向,从而达到缩短定位时间和抑制定位误差的目的,实现整个测量路线的最优化。

关键词：非视距单次反射圆模型方向角方向角变化率可行域

恶意导频干扰对采用人工噪声方案系统的安全性能影响分析

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电子学报 2017年第3期45卷 650-655页

作者：沈利华林胜斌黄开枝浙江工业大学之江学院浙江绍兴312000 重庆通信学院重庆400000 国家数字交换系统工程技术研究中心河南郑州450001

针对窃听方发送恶意导频干扰破坏系统安全性能的问题,本文将研究场景扩展到三节点MIMO(Multple-Input Multiple-Output)网络,首先分析存在恶意导频干扰时最小二乘和最小均方误差准则下的信道估计结果,并推导基于人工噪声的系统安全速率... 详细信息

针对窃听方发送恶意导频干扰破坏系统安全性能的问题,本文将研究场景扩展到三节点MIMO(Multple-Input Multiple-Output)网络,首先分析存在恶意导频干扰时最小二乘和最小均方误差准则下的信道估计结果,并推导基于人工噪声的系统安全速率公式,得出当窃听方到达发送方的导频干扰功率大于合法接收方达到的功率时,安全速率值只能为零.然后,进一步分别研究半双工窃听方和全双工窃听方场景下的最优功率分配方案.最后,通过数值仿真分析窃听者位置、窃听者类型和干扰功率等因素对安全性能的影响.

关键词：物理层安全恶意导频干扰安全速率功率分配

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基于哈希方法的物理层认证机制

电子与信息学报 2016年第11期38卷 2900-2907页

作者：季新生杨静黄开枝易鸣国家数字交换系统工程技术研究中心郑州450001

现有物理层挑战-响应认证机制使用无线信道信息掩藏密钥生成认证响应,一旦攻击方获得合法信道信息,则可直接破解密钥。针对上述问题,该文借鉴曲线匹配原理,提出一种基于哈希方法的物理层认证机制。首先,认证双方提取无线信道特征,并和... 详细信息

现有物理层挑战-响应认证机制使用无线信道信息掩藏密钥生成认证响应,一旦攻击方获得合法信道信息,则可直接破解密钥。针对上述问题,该文借鉴曲线匹配原理,提出一种基于哈希方法的物理层认证机制。首先,认证双方提取无线信道特征,并和认证密钥组合得到初始认证向量,该向量被等效为一条曲线;随后,采用具有容错性的单向哈希函数将该曲线映射为低维的哈希矢量,用作认证响应;最后,认证方根据需求设置认证门限,并根据响应的匹配结果进行判决。性能分析表明,所采用的哈希方法实质为欠定方程组,攻击方无法根据低维哈希矢量还原曲线信息,从而无法破解密钥;仿真结果表明,在攻击方窃取了合法信道信息的条件下,在4 d B时,现有挑战-响应机制攻击率约为0.5,该文所提机制可实现攻击率小于510-。

关键词：物理层认证曲线匹配哈希方法

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异构无线网络中的共享载波垂直网络转换算法

通信学报 2012年第1期33卷 79-88页

作者：赵亮金梁黄开枝杨梅樾国家数字交换系统工程技术研究中心河南郑州450002

为了提高异构无线网络的频谱利用率,将认知无线电中合作动态频谱分配(DSA)的思想应用于以基站和用户为基本单元的异构无线网络,将多模终端用户垂直切换的思想引入基站侧,提出了异构无线网络中的共享载波垂直网络转换(SCVNT)算法。理论... 详细信息

为了提高异构无线网络的频谱利用率,将认知无线电中合作动态频谱分配(DSA)的思想应用于以基站和用户为基本单元的异构无线网络,将多模终端用户垂直切换的思想引入基站侧,提出了异构无线网络中的共享载波垂直网络转换(SCVNT)算法。理论分析与仿真实验表明,SCVNT算法可有效提高异构无线网络的总体信道利用率,改善资源分配的公平性,并可实现平滑升级,具有较高的应用价值。

关键词：异构无线网络频谱利用率认知无线电动态频谱分配多模基站

异构携能通信网络中人工噪声辅助的顽健能量与信息安全传输方案

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通信学报 2019年第3期40卷 60-72页

作者：张波黄开枝钟州陈亚军国家数字交换系统工程技术研究中心河南郑州450002

异构携能通信网络中CSI存在随机误差时,为保证信息与能量传输的安全性及可靠性,提出一种人工噪声辅助的顽健能量与信息安全传输方案。通过联合设计宏基站、微基站的下行信息波束矩阵及人工噪声矩阵,使网络中其他用户信号及人工噪声能够... 详细信息

异构携能通信网络中CSI存在随机误差时,为保证信息与能量传输的安全性及可靠性,提出一种人工噪声辅助的顽健能量与信息安全传输方案。通过联合设计宏基站、微基站的下行信息波束矩阵及人工噪声矩阵,使网络中其他用户信号及人工噪声能够干扰窃听者。同时提升系统能量的接收性能。考虑CSI随机误差,在基站的发送功率约束、合法用户的信息接收中断约束及窃听者的信息窃听中断约束下,以最大化系统能量接收性能为目标进行数学建模。建模后的问题是非凸的,首先将其等效转化为一种易于处理的形式;然后,分别利用Berstein-type不等式和Large-deviation不等式这2种方式将其中的中断概率约束转化为凸的线性矩阵不等式;最后结合二次等式引理及递归估计算法处理秩为1波束成形约束的非凸性。仿真结果表明,与对比方案相比,所提方案具有更高的系统能量接收性能和可行解性能,验证了其有效性和顽健性。

关键词：物理层安全安全传输异构网络无线携能通信凸优化

基于中继间干扰消除的轮流转发系统安全传输方案

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通信学报 2017年第9期38卷 185-192页

作者：邹羿黄开枝康小磊国家数字交换系统工程技术研究中心河南郑州450002

针对轮流转发系统中非信任中继窃听的问题,提出一种基于中继间干扰消除的安全传输方案。首先,利用可信中继与非信任中继交替转发产生的中继间干扰,恶化非信任中继的窃听条件。然后,利用信号在时域上的相关性进行干扰迭代消除,完全消除... 详细信息

针对轮流转发系统中非信任中继窃听的问题,提出一种基于中继间干扰消除的安全传输方案。首先,利用可信中继与非信任中继交替转发产生的中继间干扰,恶化非信任中继的窃听条件。然后,利用信号在时域上的相关性进行干扰迭代消除,完全消除合法用户处中继间干扰,提升合法用户接收信号质量。在此基础上,提出了以最小化窃听和容量为目标的快速功率分配算法。分析和仿真结果表明,方案在保障通信效率的同时抑制了非信任中继的窃听,在仿真条件下,系统的保密速率提升了至少2 bit·s-1·Hz-1。

关键词：轮流转发非信任中继中继间干扰保密速率