阵列系统中的方向调制安全技术研究

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1、隶。轫j大一璺硕士学位论文万方数据阵列系统中的方向调制安全技术研究专业名称：信息与通信工程研究生姓名：陈卓导师姓名：尤肖虎教授万方数据RESEARCHONDIRECTIONALMODULATIONFORANTENNAAThesissubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYZhuoChenSupervisedby：Prof．Xiaohu场HSchoolofInformationScienceandEngineeringSoutheastUniversityJanuary

2、25，2015Ⅲ4舢8川6iiii¨■■_Ⅲ8肼7，川2洲Y万方数据东南大学学位论文独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，也不包含为获得东南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己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：埠日期：三望幽东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复

3、制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。生院办理。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究研究生签名：陛尊导师签期：口l似2易万方数据摘要随着无线网络技术在世界范围内的快速发展，信息安全在无线网络技术中的角色变得越来越重要。近年来引起重大关注的物理层安全技术旨在不依靠上层加密来保证网络节点之间的安全通信，其中一种重要的物理层安全技术叫做方向调制。方向调制在期望方向可以发射正确的信号，而在非期望方向发射的信号会产生畸变。因此，即使窃听接收机收到的信号功率与期望方向相同

4、甚至更高，也不能对信息进行恢复。方向调制的这种发射信号与方向有关的特点增强了物理层的安全性。首先研究了两种重要的物理层安全技术，它们分别利用人工噪声和阵列冗余来实现。然后研究了一种简化的方向调制技术，其利用两个阵元和简单的相移器来实现。接下来，重点研究了方向调制的四种实现方法：相控阵方向调制法、双波束合成法、切换天线阵列法以及波束域合成法。这些方向调制技术在非期望方向对信号都有固定的扰动，称为固定扰动方向调制技术(FD—DM)。为进一步提高方向调制技术的安全性，提出一种通过随机加权来实现的随机扰动方向调制技术(RD．DM)。随机扰动方向调制技术在非期望方向发射的信号随机

5、变化，增加了窃听接收机截获信息的难度。此外，还详细推导了固定扰动和随机扰动两种方向调制技术的误比特率封闭表达式，以更好地评估方向调制的安全性能。针对方向调制技术发射功率高和功率利用率低的问题，首先提出一种功率约束的方向调制技术(PC．DM)，该方法通过引入功率约束因子来最大化非期望方向的误比特率。然后，利用凸优化算法和粒子群优化算法使方向调制的发射功率减少高达90％。最后，通过将波束形成和方向调制进行结合来做到通信系统安全性和功率效率的折衷。关键词：方向调制，物理层安全，随机加权，误比特率分析，功率效率万方数据东南大学硕士学位论文II万方数据AbstractSecuri

6、tyinmobilecommunicationnetworkshastakenanincreasinglyimportantroleasthesenetworksflourishworldwidecontinuously．Ph)7sicallayersecuritywhichaimstoachievesecretdatatransmissiona-mongintendednetworknodeswithoutdependingonupperlayershasarousedgreatattentioninrecentyear8·OneofthephysicaIlayers

7、ecurityskillsiscalledDM(DirectionalModulation)．ADMarraytransmitscorrectsymb01sinthedesireddirectionwhiledistortssymbolsinundesireddirections．Therefore，evenaneaves。dropperreceivingequalorevenhighersignalpowerthanthedesiredreceivercannotrecoveranyusefulinformation．Thisangul