基于人工噪声干扰的物理层安全传输研究

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1、分类号：密级：UDC：学号：416114414053南昌大学专业学位研究生学位论文基于人工噪声干扰的物理层安全传输研究ResearchonArtificialNoiseJammingBasedonPhysicalLayerSecurityTransmissionStrategy付星群培养单位（院、系）：信息工程学院指导教师姓名、职称：李安副教授指导教师姓名、职称：王晖高级工程师专业学位种类：工程硕士专业领域名称：电子与通信工程论文答辩日期：2016年5月21日答辩委员会主席：评阅人：2016年月日一、学位论文独创性声巧本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下

2、进行的巧究工作及取得的＇研巧成果，，论文中不包含其。据我所知除了义中特别加Ｗ标注和致谢的地方外他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌大学或其他教育机构＇－．的学位或证书而使巧过的材料。与我叫司工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。■＾曰学位论文作者签名（手写）：巧去砰签字曰期：年ｊ月方二、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解南昌大学有关保留，、使用学位论文的规定同意学校Ｗ权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权南昌大学可Ｗ将学位论文

3、的全部或部分内容编入有关数据库。、、汇编本学位论文同时进行检索，可Ｗ采用影印缩印或扫描等复制手段保存授权北京万方数据股份有限公司和中国学术期刊（光盘版）电子杂志社将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》和《中国优秀博硕±学位论文全文数据＂＂，库》中全文发表，并通过网络向社会公众提供信息服务同意按章程规定享受相关权益。学位论文作者签名（手写导师签名■签字囚期：如４年ｊ月ｙｕ］签字曰期：年ｒ月论文题目王扭人喊辜伯牺１■焉ｆＭ仁抑刊Ｉ坏Ｉ：｜壬／论级别博４＾硕学号文疋名姓＃特拆ＩＩＩ种业专／系／所院Ｉ王？＞含Ｉ獻如

4、Ｕｔ常诗私茄、取／ｍＥａｉｌ—：备注。＂月后公开）密，年□（获批准为保■密向校学位办申请公开保摘要摘要随着无线通信技术的快速发展，无线通信系统所面临的安全形势也变得更加复杂化和多样化。传统的加密算法并不能有效的解决无线通信系统中面临的安全威胁，物理层安全为实现无线通信系统信息安全传输提供一个全新的视角。物理层安全的基本思想是利用无线信道的互易性、时变性和随机性等特性实现信息的安全传输。本文提出一种基于人工噪声干扰的物理层安全传输策略，利用功率分配技术将人工噪声添加到用户私密信息中，以降低窃听信道的传输质量。分析窃听节点的空域分布，研究信道衰落对于

5、系统保密性能的影响。本文的主要研究成果如下：针对AF协议的多用户不受信中继网络，采用三时隙时分控制的多用户协作传输协议。通过对多用户窃听信道建立数学模型，推导出系统保密容量的数学表达式。基于用户保密容量最小值的最大化和系统保密容量最大化两种不同的标准，利用SQP算法求解系统最佳功率分配因子。MATLAB仿真结果表明本文提出的联合人工噪声干扰和协作分集的传输策略可以有效的提高系统的保密性能。将上述研究成果进一步推广到DF协议的双向中继网络中，面对双向中继窃听信道提出一种基于人工噪声干扰和信息与能量同时传输(SWIPT)的传输策略。双向中继网络采用两时隙传输方案，能量

6、收集节点利用自身在第一时隙收集的能量在第二时隙发射人工噪声干扰。通过对信道的建模，推导系统保密容量的数学表达式。分析SWIPT技术对系统功率分配因子和系统保密容量的增益。仿真结果表明联合人工噪声干扰和SWIPT技术可以进一步提高双向中继网络的保密性能。关键词：物理层安全；人工噪声干扰；功率分配；保密容量；信息与能量同时传输IIAbstractABSTRACTWiththerapiddevelopmentofwirelesscommunicationtechnology,wirelesscommunicationsystemencountersamorecompli

7、catedanddiversesecuritysituation.Traditionalencryptionalgorithmscannoteffectivelyeliminatethesecuritythreatsexistinginthewirelesscommunicationsystem.Thephysicallayersecurityprovidesanewperspectiveontherealizationofthesecurityofdatacommunication.Thebasicideaisutilizingthepropertiesofph

8、ysica