物理层安全

摘要： 从无线通信系统的安全性角度出发,为了进一步提升传统加权分数傅里叶(weighted fractional Fourier transform,WFR-FT)的抗截获性能,引入二维加权分数傅里叶变换(two-dimensional weighted fractional Fourier transform,2DWFRFT).2DWFRFT在原有一维变换基础上,其核心算法通过进行多次不同参数的横纵维度变换以进一步提升单参数加权分数傅里叶变换的抗扫描特性.本文给出了信号的生成方法,推导出特定情况下的矩阵表达式,并详细阐述了本方案的实现计算复杂度以及星座旋转特征优势.理论分析方面,为了充分说明本方案的抗截获性能,从物理层安全信息理论角度分析了MISO窃听信道模型下的遍历安全容量.仿真结果表明:相比于单参数一维加权分数傅立叶变换,2DWFRFT变换阶数由多个参数向量组成,仅以有限的计算复杂度为代价便可获得抗截获性能的有效提升,同时在星座混淆方面可突破原点数限制,提供更加丰富的星座变换特征.相比于传统物理层安全领域中的人工噪声方法,本文方案具有安全容量高、无需额外消耗噪声信号功率等优势.

摘要： 可重构智能表面是一种可以通过控制反射元件改变反射信号来改善无线信号传播环境和提高通信安全的有效技术。从物理层安全的角度研究了可重构智能表面辅助的非正交多址接入系统的安全通信,其中多个用户在单天线窃听者存在的情况下,以非正交多址接入的方式同时向单天线基站发送机密信息。研究的目的是通过优化用户的发射功率和可重构智能表面反射元素的相移使系统的总保密率最大化,同时满足发射功率约束、用户服务质量约束和可重构智能表面的每个反射元素的模一约束。虽然涉及的优化问题是非凸的,难以求解,但是本文提出一种基于交替优化和半定松弛的算法求得次优解。仿真结果表明,与2种基准方案对比,所提出的算法一定程度上提高了系统的总保密率,为可重构智能表面辅助的非正交多址接入系统的安全通信研究提供参考。

摘要： 为了满足未来无线通信系统高谱效、高能效的要求,智能反射表面(IRS)技术得到了广泛的关注与研究。通过对IRS进行设计优化,能够从不同的角度增强无线通信系统的物理层安全(PLS)。基于此,对现有的IRS增强物理层安全的研究进行整理,从信息理论安全、隐蔽通信、密钥生成等主要方向对现有研究进行了归纳总结,阐述了各研究热点的模型特点和关键方法。最后,对IRS增强的物理层安全进行了总结梳理,并探讨了未来的研究热点方向。

摘要： 针对多天线中继系统中继节点面临的可用能量受限问题和存在的严重信息泄露隐患,提出了一种基于能量采集技术的联合中继波束成形和多天线友好干扰机协作干扰的物理层安全传输方案.首先,构建基于放大转发(Amplify-and-Forward,AF)模式的多天线协作中继网络,其次,中继节点和友好干扰机在时隙切换(Time Switch,TS)策略下进行能量采集和保密信号传输.接着,以系统保密速率最大化(Secrecy Rate Maximization,SRM)为目标,在满足中继节点和友好干扰机采集能量约束条件下,联合设计出最优中继信号传输波束成形矩阵、人工噪声(Artificial Noise,AN)协方差矩阵和时隙切换系数.然而,由于条件约束,导致该SRM问题为非凸问题,故通过结合半定松弛(Semi-Definite Relaxation,SDR)技术以及拉格朗日对偶理论,设计出一种双层优化算法求得最优解,并且,为了降低复杂度和对比方案性能,给出了一种基于迫零预编码的次优传输方案.最后,仿真结果表明,所提方案能够显著提高系统保密性能,具备一定抗窃听攻击能力.

摘要： 为提升无线网络频谱利用率和增强信息传输的安全性,针对下行多载波非正交多址接入安全通信系统,提出了一种基于安全和速率最大化的稳健性资源分配算法。首先,设计人工噪声(AN)预编码矢量与合法用户信道正交,消除人工噪声对合法传输的影响。然后,考虑每个用户最小速率约束、基站最大功率约束,基于窃听信道不确定性建立AN预编码、下行数据预编码和子载波分配联合优化问题模型。为求解该非凸问题,将其分解为预编码优化和子载波分配2个子问题进行联合优化,基于S-procedure和块坐标下降算法对预编码优化问题进行求解,基于动态匹配理论进行子载波分配。研究结果表明,所提算法具有很好的稳健性,能够有效提高系统安全和速率。

摘要： 针对传统人工噪声辅助的安全传输方法无法适用于发射天线数等于接收天线数的多用户(Multiuser,MU)多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统的问题,提出了一种人工噪声辅助的多用户安全传输新方法。通过合理设计人工噪声与预编码矩阵,该方法可在同时满足所有用户传输需求的基础上,显著提升发射天线数等于接收天线数的MU-MIMO系统的安全性。同时,针对提出的方法进行了检测算法与平均保密速率的推导与分析。理论分析与仿真结果表明,所提方法可有效提升无线通信系统的安全性,在信噪比为20 dB时,该方法较传统方法的平均保密速率提升达到120%。

摘要： 因为物理层安全技术的加密解密均在物理层完成,不仅可以提高加密性能,还能够降低加密密钥的位数和加密函数的难度。目前广泛研究的基于调制星座的物理层安全技术,大多仅对星座的相位加密,但因相位加密存在周期性缺陷,使得其加密性能受到限制。基于QAM调制星座的物理层安全技术,对星座的相位和幅度同时进行加密。由于星座幅度加密没有周期性限制,加密性能优于相位。文中从幅度相位加密原理、密钥传递方式设计、幅度相位加密设计、幅度相位加密仿真等方面,较为全面地研究了基于QAM调制星座的物理层安全技术。

摘要： 针对信道状态信息存在误差的真实信道环境,本文提出了一种更具鲁棒性的多用户保密通信发射端波束成形与人工噪声算法优化方案。不同于传统人工噪声设计所采用的“零空间法”,本文将人工噪声作为优化变量进行求解,设计出更适合误差信道场景的人工噪声信号。本文采用了Bernstein-type不等式、S-procedure等算法,将难以解决的非凸优化问题转化为凸优化问题,并提出了一种能够简化计算的一维线性搜索算法。而后通过数值仿真,与传统的波束成形和人工噪声算法进行对比,验证本文所提出算法的可行性。

摘要： 由于无线介质的开放性,传统的基于安全协议的无线网络安全存在隐患,基于物理层的射频指纹(RFF)识别,具有特征难以伪造的优点,能有效提高无线网络的安全性.针对多场景、多设备识别任务,构建了基于注意力残差卷积神经网络的射频指纹识别方法.实验采集构建了完备的数据集,数据集包含32个Wi-Fi模块,覆盖802.11b标准的2.4 GHz模块.对比结果表明:该方法在32个Wi-Fi模块的识别中达到90%的识别精度,高于传统算法86%的识别率和卷积神经网络方法的89%的识别率;不同采样率的数据集在2 dB时均可以达到90%以上的识别精度,最终在信噪比(SNR)大于20 dB时,识别精度可以达到96%.

摘要： 为解决资源受限的物联网设备难以实现复杂的物理层密钥生成这一难题,文中利用ZigBee传感器设备信道快速切换能力,提出一种基于信号强度(RSS)和多信道共同采样的物理层密钥生成方法。首先借助多径时变信道的随机性,基于信道选择策略和探测协议,在2.4 GHz频段的多个通信子信道上对RSS进行多轮间隔采样;然后对采样值进行矩阵缓存、均值滤波及量化;最后通过密钥协商协议得到会话密钥。该方法创新性地将多信道RSS作为密钥生成特征信息,可有效降低特征采样值间的相关性及信道相干时间对采样速度的限制,从而大幅提升密钥的生成速率和一致性。实验结果表明,真实室内移动环境下,所提方法的密钥生成速率可达到10 bit/s以上,且能够对恶意攻击产生有效的抑制。该方法简单高效,易于在物联网设备上实现。

摘要： 本文基于OFDM系统提出一种能有效提高物理层安全的技术。首先提出一种基于滤波器设计技术，该技术主要目的是通过设计发射滤波器来干扰窃听者的接收，同时保证合法接收者的通信质量。发射滤波器是根据合法信道的特性进行设计，破坏OFDM信号的在窃听者的正交性。合法接收者可以利用最小均方误差滤波器抑制子载波间的干扰，而窃听者接收到的信息被破坏，不能通过滤波器恢复出来。为了进一步干扰窃听者的接收，又加入了人工噪声技术。人工噪声利用剩余能量产生在合法信道的零空间，只有窃听信道会被衰落，而不会影响到合法接收端对信号的接收。rn 基于发射滤波器和人工噪声的OFDM系统物理层安全性能的仿真结果表明，和传统OFDM系统相比，加了发射滤波器之后窃听者的误码率会更高，而合法接收者的误码率更低。加入人工噪声之后，可以进一步干扰窃听者的接收，但是不影响合法用户的接收，保证合法通信的可靠性。因此，利用发射滤波器和人工噪声，可以增强OFDM系统的物理层安全，保障系统的安全传输。此技术可以促进物理层安全技术在实际无线通信网络中的应用，为新一代移动互联网的安全机制拓展新的思路和技术路线。

摘要： 使用跳空可以解决基于人工噪声的物理层安全方法信号空间分布恒定、易被窃听的问题,但是跳空图案泄露会导致系统安全性能失效.针对这一问题,提出一种基于零陷导向随机跳空的物理层安全方法.合法用户通过随机切换接收天线实现跳空,同时发送方通过波束成形对下一周期激活天线形成零陷,从而与合法用户实时约定跳空图案.由于主信道和窃听信道的差异性,窃听用户无法获取跳空图案.仿真结果表明,由于未知天线跳变规律,窃听者即使采用MUSIC-like方法进行窃听,仍无法实现干扰抑制,在BPSK调制方式下,其误码率接近0.5.

摘要： 无线通信传播媒介的开放性,使得无线通信的安全问题无处不在,并且成为了无线通信网络的重要研究课题.而物理层安全技术是指在物理层利用无线信道的随机特性,通过波形设计、调制编码等技术,实现信息的保密传输目标,是未来实现无线网络安全的重要技术分支.尤其是随着物理层先进传输技术——多天线、多载波技术被普遍广泛采用,为物理层安全技术提供了更多的可行方案.将围绕无线通信物理层研究进展展开综述,包括多天线、多载波系统中提高系统物理层安全速率的最新研究成果,并给出若干未来无线物理层安全的潜在研究方向.

摘要： 本文将不适定的思想引入无线物理层安全领域,提出不适定安全理论框架。首先,把不适定问题解的不唯一性或者不稳定性转化为信息冗余,然后结合扰动理论,使原问题转化为两类冗余信息随机化问题,形成了保障无线物理层安全的第一、二类不适定理论框架；然后,在存在信道估计误差的情况下,利用安全容量概念对理论框架的安全性能进行度量；最后,应用不适定安全理论框架研究了几个典型实例,结果表明:现有基于信号处理的物理层安全传输方法均为该理论框架的特例。

摘要： 近年来,智能终端的普及和性能提升推动了无线数据业务的飞速发展.追求大覆盖区域和同构业务优化的单层宏网络,越来越难以承载指数级增长的数据流量.旨在进一步提高用户体验速率的第五代移动通信系统将朝着多层异构蜂窝网的方向发展.rn 针对多层异构蜂窝网的物理层安全传输问题，本文利用随机几何建模，对基站间无协作、仅宏基站参与协作和所有基站都参与协作的三种不同场景开展分析。对于有协作的两种场景根据协作基站与用户间无信道测量和协作基站与用户间有信道测量两种不同机制，进行分类研究，给出了上述三种不同场景及两种不同机制情况下异构蜂窝网络安全覆盖概率和平均安全速率的数学表达式。并以此为基础，在三种不同场景和两种不同机制情况下，对服务基站用于发射人工噪声干扰的功率比例、协作功率中用于发射协作干扰的功率比例、安全速率门限、宏基站发射天线数和窃听者密度等不同参数对于用户安全性能的影响进行了仿真分析。基于对不同场景和不同机制间的安全性能差异的分析比较情况，给出了不同场景下能使用户获得最优安全性能的协作功率分配策略。

摘要： 无线传感器网络(WSN)指的是由可以感知和检查外部世界的传感器组建而成的分布式无线网络.得益于硬件系统的飞速发展,无线传感网络广泛应用到了军事、智能交通、环境监控、医疗卫生等多个领域.考虑到无线传感器受限于能量,计算能力等诸多因素,其引发出来的无线传感网络通信安全问题成为了一大研究热点.本文旨在探讨如何应用压缩感知技术保证无线传感网络的安全通信,针对放大转发式压缩感知技术下的无线传感网络安全保密问题推导给出了可计算的保密容量门限值.最后分别讨论了不同数目下的活跃感知节点,中继节点以及窃听节点对无线传感网安全保密容量的影响.仿真结果进一步验证了所推导的保密容量结论.

摘要： 多用户MIMO技术,已经纳入Wi-Fi和LTE等标准之中,是当今无线通信技术领域的研究热点之一,该技术能够在不增加频谱资源的基础上扩大网络容量,但基于伪造信道状态信息的嗅探攻击已经成为多用户MIMO系统的潜在安全隐患.本文首先介绍了多用户MIMO技术的工作原理及目前已有的物理层安全机制;随后对采用伪造信道状态信息的攻击模型进行了分析;最后阐述了利用伪造信道状态信息进行嗅探攻击的可行性及信道状态信息的伪造机制.

摘要： 第五代移动通信技术(简称5G技术)是新一代的蜂窝移动通信技术,具有高带宽、低时延、广连接等优势.目前,中国正在全面推进5G新基建建设,5G技术应用日趋广泛.但是,针对5G技术如何在航天发射场应用仍存在不少值得探讨的问题.重点探讨如何解决5G技术应用带来的安全性保密性问题,及5G技术在航天发射场的具体应用.

摘要： 第五代移动通信技术(简称5G技术)是新一代的蜂窝移动通信技术,具有高带宽、低时延、广连接等优势.目前,中国正在全面推进5G新基建建设,5G技术应用日趋广泛.但是,针对5G技术如何在航天发射场应用仍存在不少值得探讨的问题.重点探讨如何解决5G技术应用带来的安全性保密性问题,及5G技术在航天发射场的具体应用.

摘要： 第五代移动通信技术(简称5G技术)是新一代的蜂窝移动通信技术,具有高带宽、低时延、广连接等优势.目前,中国正在全面推进5G新基建建设,5G技术应用日趋广泛.但是,针对5G技术如何在航天发射场应用仍存在不少值得探讨的问题.重点探讨如何解决5G技术应用带来的安全性保密性问题,及5G技术在航天发射场的具体应用.

摘要： 本发明涉及一种物理层加速控制方法、装置及其物理层加速卡、服务器，其中，物理层加速卡侧的物理层加速控制方法包括以下步骤：获取服务器传输的待加速数据和业务包的参数头信息；根据参数头信息，向服务器传输业务包请求；业务包请求用于指示服务器反馈相应的各业务包；根据各业务包，对待加速数据进行相应的加速业务处理，得到加速数据，并将加速数据传输给服务器。本发明实施例能够实现对待加速数据包的物理层加速处理，提高了数据吞吐量和降低了数据传输时延。

摘要： 本申请公开了一种接收器的物理层中的集成电路及接收器的物理层。所述集成电路包括多通道接口、通道选取电路及N个采样电路。所述多通道接口具有N条通道。所述通道选取电路耦接于所述多通道接口，用以将所述N条通道中的M条通道选为M条时钟通道，并输出分别在所述M条时钟通道上的M个信号。M是小于N的正整数。剩余的(N‑M)条通道作为(N‑M)条数据通道。所述N个采样电路耦接于所述多通道接口及所述通道选取电路。所述N个采样电路中的(N‑M)个采样电路分别耦接于所述(N‑M)条数据通道。所述(N‑M)个采样电路中的各采样电路根据所述M个信号其中的一个，对所述(N‑M)条数据通道中的数据通道上的信号进行采样。所述集成电路能够支持传输侧的不同通道配置。

摘要： 本公开涉及适于EHF无接触通信的物理层和虚拟化物理层。电子设备的主机系统的物理层(PHY)可以被实现为用于在电子设备的极高频集成电路(EHF IC)中进行极高频(EHF)无接触通信和对EHF发送器(TX)、接收器(RX)和收发器(EHF‑XCVR)的操作的无接触PHY(主机‑cPHY)。主机‑cPHY将来自链路层(LINK)的逻辑通信请求转译成特定于硬件的操作，以影响信号经EHF无接触链路的发送或接收。链路层(LINK)也可以被优化为可以包括无接触物理层(主机‑cPHY)的无接触链路层以及用于耦合常规链路层(LINK)与无接触物理层(主机‑cPHY)的无接触链路层(cLINK)。多个数据流可以经一系列频率经EHF无接触链路运输。

摘要： 一种以太网络物理层的解码方法与以太物理层电路，所述解码方法包括以下步骤。经由连接缆线接收一接收信号。估计连接缆线的品质因数。依据品质因数决定解码方式解码接收信号。当解码方式为P抽头并行判决反馈解码方式，依据P抽头并行判决反馈解码方式对接收信号解码而产生的不正确次数，决定是否将P抽头并行判决反馈解码方式切换为(P+1)抽头并行判决反馈解码方式，其中P为大于等于0的整数。

摘要： 电子设备的主机系统的物理层(PHY)可以被实现为用于在电子设备的极高频集成电路(EHF IC)中进行极高频(EHF)无接触通信和对EHF发送器(TX)、接收器(RX)和收发器(EHF‑XCVR)的操作的无接触PHY(主机‑cPHY)。主机‑cPHY将来自链路层(LINK)的逻辑通信请求转译成特定于硬件的操作，以影响信号经EHF无接触链路的发送或接收。链路层(LINK)也可以被优化为可以包括无接触物理层(主机‑cPHY)的无接触链路层以及用于耦合常规链路层(LINK)与无接触物理层(主机‑cPHY)的无接触链路层(cLINK)。多个数据流可以经一系列频率经EHF无接触链路运输。

摘要： 一种系统包括第一前导码生成模块、第二前导码生成模块和分组生成模块。第一前导码生成模块被配置用于生成第一前导码。第一前导码包括用于训练在第一数据速率操作的接收器的第一训练字段。第二前导码生成模块被配置用于生成第二前导码。第二前导码包括用于训练在第二数据速率操作的接收器的第二训练字段。第二数据速率不同于第一数据速率。分组生成模块被配置用于生成分组。分组包括响应于分组在第一数据速率被发送的跟随有第一前导码的第二前导码或者响应于分组在第二数据速率被发送的跟随有第二前导码的第一前导码。

摘要： 本申请公开了一种接收器的物理层中的集成电路及接收器的物理层。所述集成电路包括多通道接口、通道选取电路及N个采样电路。所述多通道接口具有N条通道。所述通道选取电路耦接于所述多通道接口，用以将所述N条通道中的M条通道选为M条时钟通道，并输出分别在所述M条时钟通道上的M个信号。M是小于N的正整数。剩余的(N‑M)条通道作为(N‑M)条数据通道。所述N个采样电路耦接于所述多通道接口及所述通道选取电路。所述N个采样电路中的(N‑M)个采样电路分别耦接于所述(N‑M)条数据通道。所述(N‑M)个采样电路中的各采样电路根据所述M个信号其中的一个，对所述(N‑M)条数据通道中的数据通道上的信号进行采样。所述集成电路能够支持传输侧的不同通道配置。

摘要： 本发明涉及一种物理层加速控制方法、装置及其物理层加速卡、服务器，其中，物理层加速卡侧的物理层加速控制方法包括以下步骤：获取服务器传输的待加速数据和业务包的参数头信息；根据参数头信息，向服务器传输业务包请求；业务包请求用于指示服务器反馈相应的各业务包；根据各业务包，对待加速数据进行相应的加速业务处理，得到加速数据，并将加速数据传输给服务器。本发明实施例能够实现对待加速数据包的物理层加速处理，提高了数据吞吐量和降低了数据传输时延。

摘要： 本公开涉及适于EHF无接触通信的物理层和虚拟化物理层。电子设备的主机系统的物理层(PHY)可以被实现为用于在电子设备的极高频集成电路(EHF IC)中进行极高频(EHF)无接触通信和对EHF发送器(TX)、接收器(RX)和收发器(EHF‑XCVR)的操作的无接触PHY(主机‑cPHY)。主机‑cPHY将来自链路层(LINK)的逻辑通信请求转译成特定于硬件的操作，以影响信号经EHF无接触链路的发送或接收。链路层(LINK)也可以被优化为可以包括无接触物理层(主机‑cPHY)的无接触链路层以及用于耦合常规链路层(LINK)与无接触物理层(主机‑cPHY)的无接触链路层(cLINK)。多个数据流可以经一系列频率经EHF无接触链路运输。

摘要： 本发明属于无线传输系统物理层技术领域，涉及基于物理层激励‑响应机制的物理层安全认证算法。首先引入单向哈希函数实现共享密钥的随机化，利用基于无线衰落信道特性的认证流程来保护认证信息不被窃取；其次采用含有先验信息的对数似然比(Log Likelihood Ratio,LLR)检测算法来提高认证信息的准确度；最后进行认证相关信息的互相关运算，根据互相关系数大小来判别待认证用户的合法性。实施例的仿真结果表明本发明提出的物理层安全认证算法有明显的性能优势。