【摘 要】
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在5G和人工智能快速发展应用的大背景下,无线通信数据量爆炸增长,信息产业功耗占比越来越大,且涉及众多金融交易,个人隐私信息,所以“绿色与安全”是人们对未来无线通信的期
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在5G和人工智能快速发展应用的大背景下,无线通信数据量爆炸增长,信息产业功耗占比越来越大,且涉及众多金融交易,个人隐私信息,所以“绿色与安全”是人们对未来无线通信的期待与愿望。而空间调制(Spatial Modulation,SM)和物理层安全(Physical Layer Security,PHY Security)作为各自领域的新星正在成为焦点,基于SM的PHY Security技术能够继承两者的优点,是未来有力的候选方案,所以本文以此为主要研究内容,概述如下:(一)研究了广义空间调制系统的安全性能。在细致分析了SM安全方案的基础上提出了基于广义空间调制的人工噪声相消方案,如果激活天线数为偶数,则在每一根激活射频链发射的信号中掺入特定设计的人工噪声;如果为奇数,则在剩下的静默天线中随机选取一根发射另外的人工干扰信号,这些添加的噪声会在合法用户的接收信号中相互抵消,从而不会对合法通信造成影响,而窃听者因为信道独立性,人为干扰并不会消除,致使其检测性能恶化,实现了安全通信。(二)对预编码空间调制(Precoded Spatial Modulation,PSM)安全技术做了补充研究。将天线选择引入到PHY Security技术中,设计了安全速率最大化的接收天线选择预编码空间调制方案。假设发射机同时已知合法和窃听信道状态,在每个传输时隙,发射机从合法接收机的所有天线中选取一个能使安全速率最大化的天线子集进行通信传输。仿真验证了相比随机选择,所提方案能够较大程度增强其安全性能。(三)基于预编码空间调制原理的独特性设计了一种空域和符号域联合映射的安全传输方案。为了使安全系统能够适应更加严苛的环境条件和具有更优的保密性能,利用分布式接收机的序号难以被窃听机获取这一特点,将选取的天线索引作为初始调制星座符号的循环旋转因子,使得窃听者不能准确对星座点进行逆旋转,从而同时保护了空域和符号域信息比特。
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