基于物理层的未来无线增强安全通信研究

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1、ｆｉ种成＊葦４ＯＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡＵＮＥＲＳＩＴＹＦＥＬＥＣＴＲＯＭＩＣＳＣＩＩＶ１专业学位硕±学位论文巧ＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯ㈱１．．’．．１＇，一七．．—论文题目基于物理层的未来无线增强安全通信研究苗■？－■－Ｋ．？■？专业学位类男ａ工程硕壬２０１３２２２６０３４６学号？作者姓名向达指导教师文红教授Ｉ＇．Ｉｔ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行

2、的研究工作１＾＾标注和致谢的地方及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加：夕ｈ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获得电子科技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＇说明并表示谢意。．＇■－．ｉ．ｒ．作者签名：知作日期；。／峰巧日—２Ｃ论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文，的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学巧＾＾将学位论文的全．部或部分，

3、可＾心采用影印、缩印或扫描内容编入有关数据库进行检索手段保。等复制存、汇编学位论文此规）（保密后巧遵守定的学位论文在解密）？而狂占４：导师签名：作者签名．胃＿苗＿？日期；月＾‘＇巧分类号密级注1UDC学位论文基于物理层的未来无线增强安全通信研究(题名和副题名)向达（作者姓名）指导教师文红教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称_______________电子与通信工程______________________提交论文日期2016.5.13论文答辩日期2016.5.25学位授予单位和日期电子科技大

4、学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。TheResearchOfFutureWirelessEnhancedSecureCommunicationBasedOnPhysicalLayerAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:XiangDaAdvisor:WenHongSchool:SchoolofCommunicationandInformationEngineering摘要摘

5、要未来无线通信系统(5G)提出了高速传输、快速接入、好的用户体验和高安全的需求，传统的安全措施已无法满足要求。物理层安全新技术从无线通信的本质出发，充分利用无线信道特性，把通信的安全技术和通信的可靠技术联合起来考虑。在5G系统中通过充分利用5G物理层新技术结合物理层安全信号设计，实现高安全传输、并满足快速接入的需求。MIMO-OFDM是4G的核心技术，在未来5G通信中的MassiveMIMO中，MIMO-OFDM依然是基础技术和关键技术，空间调制技术是MIMO技术的一个重要分支，其能够完全的避免的多根天线同时发射信号时产生的信道间干扰和发射天线需要同步的问题，显著提高频率利用率，也将未

6、来MIMO技术发展的一个重要方向。论文在这些物理层传输技术基础上进行了物理层安全信号设计，并在USRP上开始了实验验证。首先，本文针对Wyner提出的实现“无条件秘密通信”的两个步骤，设计了MIMO优势信道建立和安全编码联合的实现方案，首先通过SVD分解的波束成形方案充分地利用了无线信道的随机性使得合法用户优势信道得以建立，再设计了基于回弹函数来构造的安全编码进一步增大窃听者的误码率。然后，本文针对MIMO技术中的空间调制技术，尝试采用传统的密码技术对发射符号进行选择，实现跨层的安全传输方案，接着通过研究空间调制技术的特殊性，提出同时对发射符号和发射天线序号跨层，通过仿真验证了其可行性

7、，并从原理上分析了其可行性。最后，本文在详细讨论了OFDM加密跨层安全传输技术，通过USRP开展了实验验证，成功验证了其可行性。本文所提方案对4G和未来5G移动通信系统均适用，在不明显增加通信系统开销的同时可以提供更高级别的安全保障，兼顾了通信系统的可靠性和安全性。关键字：波束成形，安全编码，空间调制，跨层安全，正交频分复用IABSTRACTABSTRACTFuturewirelesscommunicationsystem(5G)ispropo