基于MIMO的窃听信道建模

摘要

由于无线通信的广播特性使得无线网络缺乏物理边界，没有物理连接的无线通信对于外来的窃听者来说是开放的，无线通信的安全已经成为物理层的一个关键问题。传统的安全体制都是在物理层之上设计的，同时是假设物理层能够提供无差错的链接，而本文从物理层的安全分析入手，利用物理层的安全技术实现信息传输的可靠性和有效性。物理层的安全技术是基于Shannon的安全模型，它是解决无线通信边界、有效性和可靠性的理论模型。物理层的安全技术定义为：基于如调制、编码和信道的传送特性的物理层低截获概率特性，其系统的安全保密传输不需要信源的密码编码，在传输前没有秘钥需要传送双方预先共享。Wyner等于1975年提出的wire-tap信道模型是物理层的安全传输基础模型，wire-tap信道模型中，如果主信道比窃听信道有更好的信道条件，则进行物理层的安全传输是可能的，如何实际有效地构造wire-tap信道模型却一直是一个开放问题。
　　 本论文是在Wyner窃听信道逻辑模型的基础上，建立了基于MIMO的窃听信道。首先采用MIMO预编码技术，即发送者Alice利用信道状态参数对发送的消息进行预编码后在发送至信道，最后通过仿真，证明了利用MIMO预编码可以实现合法接收者Bob比窃听者Eve具有更好的信道性能。最后在搭建了MIMO窃听信道的基础上，我们在发送端采用汉明码的对偶码作为我们的秘密编码，仿真结果表明可以实现Eve接收信息的错误概率接近0.5，而Bob的错误概率几乎趋于0，从而实现无条件秘密通信。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、缩略语

声明

第一章 引言

1.1 课题背景及意义

1.1.1 无线通信系统概述

1.1.2 无线通信系统安全概述

1.2 本文的结构安排以及取得的成果

第二章 信道编码和MIMO技术的基本理论

2.1 信道编码概述

2.1.1 线性分组码

2.1.2 BCH码

2.1.3 卷积码

2.1.4 调制信道与编码信道

2.2 多种信道条件下的信道容量

2.2.1 二元对称信道(BSC)

2.2.2 AWNG信道

2.3 MIMO技术

2.3.1 MIMO的研究现状

2.3.2 MIMO通信系统信道容量分析的现状及意义

第三章 MIMO信道容量的秘密容量分析

3.1 秘密容量定义

3.2 MIMO信道的秘密容量分析

3.3 本章小结

第四章 基于MIMO系统的窃听信道建模

4.1 无线通信信道特性

4.2 窃听信道模型

4.3 MIMO窃听信道模型

4.4 MIMO系统预编码技术

4.4.1 线性预编码

4.4.2 非线性预编码

4.5 基于MIMO系统的窃听信道建模

4.5.1 小概率窃听的随机化

4.5.2 盲卷积的不确定性

4.6 本章小结

第五章 基于MIMO系统的窃听信道建模的仿真分析

5.1 仿真条件

5.2 AWGN信道下MIMO系统的窃听信道建模的仿真分析

5.3 衰落信道下MIMO系统的窃听信道建模的仿真分析

5.4 秘密容量分析

5.5 本章小结

第六章 无条件秘密通信系统

6.1 安全通信系统模型介绍

6.1.1 传统的密码系统的安全模型

6.2 无条件秘密通信模型

6.3 秘密编码

6.4 无条件秘密通信系统仿真

6.5 本章小结

第七章 总结

7.1 本文工作总结

7.2 工作展望

致 谢

参考文献

个人简历