大规模天线阵列的物理层安全方向调制关键技术研究

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1、单位代码：１０２９３密级：公开４啼遷少若硕去緣隹化乂？Ｊ命章４．堂Ｉ，奇Ｗ．ｒ＇■、论文题目：大规橫天线阵列的物理展安全方向调制关键技术研究１０１３０４１００１００学号．姓名黄志川吴蒙导ＩＪ。曰息女全学科专业ｆ…—物理层安全研究方向申请学位类别．工拳硕立三．．Ｑ二云生论文提交日期．．南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。■尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方

2、外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过。的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一与我同王作的同志对本研究所做的任何贾献巧已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任加…Ｃ研究生签名：爹日期：南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可切保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子文档；；允许论文被查阅和借閲；可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检素可臥采用影印、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质、缩印或扫描等复制手

3、段保存一论文的内容相致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后遺用本授权书。紙研究生签名：＿等Ｉ心＿导师签名：曰期；＿呼．１０ResearchonSecureDirectionModulationofLargeScaleAntennaArrayThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByZhichuanHuangSupervisor:Prof.WuMengApril2016摘

4、要方向调制技术充分利用了天线阵的物理特征以及丰富的信道资源，提供了解决无线通信的安全问题的一种途径。现有的方向调制技术主要从天线阵列出发，通过相移器或高速的射频开关在非期望方向上的星座图产生随机的变化。本文主要研究了多天线环境下的方向调制关键技术，主要工作与创新点可以概括如下：（1）研究了基于相控阵的方向调制技术，通过设置相移器的相移值可以调整各个方向的星座图。本文改进了传统的基于相控阵的方向调制技术，运用多目标优化的遗传算法克服了现有相控阵方向调制技术在垂直方向上不敏感的问题，使得合法接收者垂直方向上的窃听也依然无法通过敏感的接收机接收正确的信息。（2）现有的天线子集选择算

5、法主要有随机选择算法和模拟退火算法，模拟退火算法虽然解决了随机选择算法旁瓣大的问题。但是并没有考虑非期望方向上的星座图的形变情况。本文运用遗传算法对传统的天线子集选择算法进行目标优化，从而加剧了非期望方向上星座图形变。（3）提出了基于人工噪声的方向调制技术。现有的物理层安全技术中，对人工噪声的使用均是用来恶化窃听信道，本文在方向调制中联合人工噪声，在保证期望方向上星座图不变的情况下，利用人工噪声扰乱非期望方向上的星座图。通过每发送一个符号对添加人工噪声的天线进行随机选择，使得窃听者还原的星座图产生随机的变化。关键词:天线阵列，方向调制，5G，物理层安全IAbstractWhi

6、lethedirectionmodulationtechnologymakesfulluseofthephysicalcharacteristicsoftheantennaarrayandtherichchannelresources,itcansolvethesecurityproblemofwirelesscommunication.Theexistingdirectionmodulationtechnologyismainlybasedontheantennaarray,throughthephaseshifterorhigh-speedradiofrequencysw

7、itchinthenonexpecteddirectionoftheconstellationdiagramtogeneraterandomchanges.Inthispaper,wemainlystudythedirectionmodulationtechnologyinmultiantennaenvironment,themainworkandinnovationpointscanbesummarizedasfollows:(1)Researchthedirectionmodulationtechn