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通信学报 2020年第10期41卷 130-138页

作者：张小卉张顺亮李博文中国科学院信息工程研究所北京100093 中国科学院大学网络空间安全学院北京100049

考虑保密容量为负的情形,利用混沌序列对信息序列进行加密并且对冻结比特进行填充,并结合多块polar编码结构,提出了一种具有较低复杂度和较高安全传输速率的polar码加密方案。从可靠性、安全性、传输效率这3个方面对所提polar码加密方... 详细信息

考虑保密容量为负的情形,利用混沌序列对信息序列进行加密并且对冻结比特进行填充,并结合多块polar编码结构,提出了一种具有较低复杂度和较高安全传输速率的polar码加密方案。从可靠性、安全性、传输效率这3个方面对所提polar码加密方案进行相应的数学证明和理论分析。结果表明,所提方案在保密容量为负的情形下,在保障可靠、安全的通信的基础上,可达到较高的安全传输速率,且具有较低的实现复杂度。

关键词： polar码保密容量混沌序列安全传输速率

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一种提高OFDM系统安全传输的载波功率分配算法

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计算机应用研究 2012年第6期29卷 2236-2239页

作者：陈玉磊季新生黄开枝吉江国家数字交换系统工程技术研究中心郑州450000

现有的OFDM安全传输技术无法满足无线通信系统对安全性能的需求,针对这一问题,提出了一种旨在提高OFDM系统安全传输速率的载波功率分配算法。考虑OFDM各载波信道存在的衰落差异性,基于OFDM窃听信道模型推导出窃听端与授权接收端平均信... 详细信息

现有的OFDM安全传输技术无法满足无线通信系统对安全性能的需求,针对这一问题,提出了一种旨在提高OFDM系统安全传输速率的载波功率分配算法。考虑OFDM各载波信道存在的衰落差异性,基于OFDM窃听信道模型推导出窃听端与授权接收端平均信噪比不同的系统安全传输速率;在总功率受限的条件下,以安全传输速率最大化为目标,利用K-T条件对各载波功率进行优化分配,从而提高OFDM系统安全传输性能。仿真结果表明,当选用128个载波时,优化分配的安全传输速率比平均分配的安全传输速率最多可以提升6.109 bit/s/Hz,并且随着载波数的不断增加,安全传输速率的提升也越来越明显。

关键词：物理层安全正交频分复用系统功率分配安全传输速率

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协作网络物理层安全通信系统性能分析

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中国科技论文 2016年第14期11卷 1560-1564,1586页

作者：章露萍胡林唐杰董伟华张金玲文红电子科技大学通信抗干扰技术国家级重点实验室成都611731

在窃听信道模型基础上加入协作干扰机的协作无线网络模型,研究在非理想信道估计条件下的信道信息进行系统安全速率极大化的功率分配方案优化方法。分别考虑3种不同场景的系统模型,得到最优功率分配下的系统安全速率,并将其与理想信道估... 详细信息

在窃听信道模型基础上加入协作干扰机的协作无线网络模型,研究在非理想信道估计条件下的信道信息进行系统安全速率极大化的功率分配方案优化方法。分别考虑3种不同场景的系统模型,得到最优功率分配下的系统安全速率,并将其与理想信道估计条件下最优功率分配的系统安全速率进行比较,分析了在有信道估计误差的实际通信环境中物理层安全的可实现性,通过数值模拟及结果分析,证明了存在1个最优的功率分配比和相应的发射功率值,使得系统的安全速率达到最大,性能最好。

关键词：通信传输技术非理想信道估计协作干扰机人工噪声发射功率分配比安全传输速率

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基于人工噪声辅助的VLC物理层安全技术研究

基于人工噪声辅助的VLC物理层安全技术研究

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作者：黄宝莹吉林大学

学位级别：硕士

随着互联网的不断发展,用户数量迅速增加,用户的安全性能越来越难保障。目前,通信安全技术主要基于高复杂度的上层加密技术。近年来移动设备计算能力不断增强,基于计算量的上层加密方法存在可攻破的缺陷。物理层安全技术运算复杂度低,... 详细信息

随着互联网的不断发展,用户数量迅速增加,用户的安全性能越来越难保障。目前,通信安全技术主要基于高复杂度的上层加密技术。近年来移动设备计算能力不断增强,基于计算量的上层加密方法存在可攻破的缺陷。物理层安全技术运算复杂度低,并且理论上可以完全保护用户信息安全。物理层安全技术提供了防止信息被窃听的第一道防线,将成为解决通信安全问题的重要方法。可见光通信(Visible Light Communications,VLC)可以同时实现用户通信和照明,是未来绿色通信的重要场景。由于光不能透过墙面进行传播,因此光在室内具有天然的安全性。但是当窃听者位于LED的覆盖范围内,窃听者会窃听到光的直射信号。并且光会在墙面发生反射,窃听者会窃听到反射光信号。因此,本文针对VLC物理层安全问题展开了研究。无线通信中,时延是服务质量(Quality of Service,QoS)的重要指标。现有的物理层安全技术研究多数停留在物理层,没有从链路层角度考虑统计时延QoS要求。有效容量反映了在满足统计时延QoS约束下,网络的吞吐量性能。因此本文研究了保证统计时延QoS要求并且保证用户信息安全传输的安全有效容量。本文主要从上行和下行通信场景,分析了VLC的物理层安全性能。为了实现VLC系统安全传输,本文提出了人工噪声干扰窃听者接收有用信息的方案,设计了算法抑制了人工噪声对用户的影响。此外,本文分析了安全传输速率,安全有效容量和信噪比(Signal Noise Radio,SNR)等性能指标。首先,在VLC上行通信,用户发送的上行信号会在墙面等反射平面上发生反射,窃听者会窃听到反射的光信号。为了提高VLC系统的安全性能,本文提出了一种人工噪声辅助的安全方案。本文设计了一种特殊的接收端,它的收发器工作于全双工方式。在其PD(Photo-Diode)接收器接收来自用户的信号的同时,其LED(Light Emitting Diode)发送器发送人工噪声,干扰窃听者。由于全双工接收端收到的有用信息会受到反射的人工噪声的影响,本文首次将独立成分分析(Independent Component Analysis,ICA)方法引入VLC系统,在全双工接收端通过ICA算法消除人工噪声的自干扰。窃听者会接收到反射的用户有用信号和直射的人工噪声干扰信号,因此,可以保障用户信息的安全传输。本文通过ICA算法,得到了用户信号的估计信号,推导了安全传输速率的下限。并且,本文分析了当加入人工噪声和不加入人工噪声情况下,室内安全传输速率的分布情况。最后,分析了窃听者和全双工接收端的SNR。仿真结果证明人工噪声辅助全双工方案的安全性能优于不加入人工噪声的安全性能。其次,针对VLC下行通信,现有的VLC物理层安全研究多数没有考虑时延QoS指标。有效容量反映了保障统计时延QoS下,系统的吞吐量性能。本文研究了保证安全传输并且保障统计时延QoS要求的安全有效容量。本文假设用户位置确定,窃听者移动服从均匀分布,窃听者位于不同位置时用户安全传输速率不同。在该场景下,本文近似计算了安全有效容量。并且,本文以安全有效容量为目标,通过粒子群(Particle Swarm optimization,PSO)算法寻找人工噪声和有用信号的预编码矩阵。由于在下行传输的过程中,LED需要权衡人工噪声和有用信号的功率比例,本文分析了合适的功率比例。此外,本文对比了加入人工噪声的迫零(Zero Forcing,ZF)算法,加入人工噪声的PSO算法和无人工噪声情况下的安全有效容量。仿真结果表明,加入人工噪声能够提高系统的安全性能,PSO算法整体的性能最好。

关键词：可见光通信安全传输速率有效容量独立成分分析粒子群优化

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