无线通信中物理层安全容量的研究

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1、单位代码：10293密级：硕士学位论文论文题目：无线通信中物理层安全容量的研究学号1011010516姓名冯元导师侯晓赟学科专业信号与信息处理研究方向无线通信与信号处理技术申请学位类别工学硕士论文提交日期二零一四年二月万方数据ResearchonPhysical-LayerSecrecyCapacityinWirelessCommunicationsThesisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByYuanFengSupervisor:Pr

2、of.XiaoyunHouFeb.2014万方数据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外，论文中不包含其他人已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。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。研究生签名：_____________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以保留

3、并向国家有关部门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阅；可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。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适用本授权书。研究生签名：____________导师签名：____________日期：_____________万方数据摘要随着无线通信技术的不断发展，无线通信中的安全问题已成为制约其发展的重要因素，而另一方面由于无线通信传输环境的开放性和复杂性，使得在物理层实现信息的安全传输成为了一个

4、新的研究热点。物理层安全（Physical-LayerSecurity）研究的目的是利用香农（Shannon）信息论以及概率论等相关知识，结合先进的无线通信技术，使信号传输的最大安全速率尽量地接近通信系统的安全容量，从而在物理层实现信息的保密传输。本文基于香农信息论，从安全容量及区域的角度分析了加入协作干扰后窃听信道的安全性能，主要的研究工作概括如下：（1）从信息论角度分析了窃听节点与协作干扰节点的位置变化对系统安全容量的影响，并在考虑了路径衰落的信道模型下基于地理位置的变化对系统安全容量进行了数值仿真，结果表明引入协作干扰节点可以提升系统安全容量，且适当增加协作者个数、调整协作者

5、位置以及合理的功率分配都可以增强通信系统的安全性。（2）把协作干扰（CooperativeJamming，CJ）技术与多输入多输出（Multiple-InputMultiple-Output，MIMO）技术相结合，在发送接收等各个节点都为多天线且存在天线空间相关性的条件下，证明了在合法信道的状况劣于窃听信道时，利用协作干扰技术可以使通信系统的安全性得到一定的提升，并且通过仿真结果对影响系统安全容量的因素进行了分析。（3）对无线信道传播特性进行了分析，并在系统中考虑了路径损耗、阴影衰落和多径效应对信号传输的影响，实验结果证明无线信道传输特性与模型的安全性能密切相关，改善信号的传播环境

6、对提高传输安全性有重要的作用。关键词：物理层安全，协作干扰，安全容量，窃听信道I万方数据AbstractWiththedevelopmentofwirelesscommunicationtechnology,securityissuesofwirelesscommunicationhavebecomeanimportantfactor.Meanwhile,duetotheopennessandcomplexityofwirelessenvironment,theresearchofphysicallayersecurityhasgotalotofattentioninrecenty

7、ears.Thepurposeofthephysicallayersecurityresearchistomaximizesignaltransmissionspeedascloseastothecommunicationsystem'ssecrecycapacitycombingtheShannoninformationtheory,probabilitytheorywiththeadvancedwirelesscommunicationtechnologies.I