无线物理层安全传输技术的核心思想是利用无线信道的随机性、差异性和互易性来实现安全传输或生成安全密钥。在6G时代，无线物理层安全将从一个“有益的补充”演变为“不可或缺的基础安全支撑”。多天线物理层安全传输技术利用多天线技术增强无线信道的差异性。本书围绕在不同信道信息条件和应用场景下的多天线物理层安全传输策略设计展开研究，系统讨论多天线物理层安全传输的研究背景、科学问题、关键技术和性能分析，对基于无线信道特征的物理层密钥生成技术以及原型系统进行详细阐述，力求为读者构建一个从理论基础到前沿应用的知识框架。
样章试读
目录
- 目录
“优秀青年学者文库？电子通信卷”序
前言
第1章 绪论 1
1.1 无线通信系统中安全性考虑 1
1.2 传统安全传输技术 3
1.2.1 传统基于计算量的加密机制 3
1.2.2 传统无线物理层安全策略 6
1.3 无线物理层安全传输技术 9
1.3.1 无线物理层安全的提出 9
1.3.2 基于无线信道的密钥生成技术 11
1.3.3 物理层身份认证技术 16
1.3.4 无密钥的无线物理层安全传输技术 20
1.4 本书组织结构 26
参考文献 29
第2章 信息论背景 38
2.1 无线信道 38
2.1.1 无线信道表征 38
2.1.2 准静态衰落信道 42
2.1.3 块衰落信道 43
2.1.4 遍历衰落信道 43
2.1.5 多输入多输出信道 43
2.2 无线物理层安全性能评价指标 48
2.3 窃听信道 53
2.3.1 基本窃听信道 53
2.3.2 多天线窃听信道 56
2.3.3 中继窃听信道 61
2.3.4 复合窃听信道 63
2.4 本章小结 66
参考文献 66
第3章 多天线系统中安全波束成形设计 76
3.1 引言 76
3.2 多输入单输出窃听信道模型 77
3.2.1 单个多天线窃听者情况 77
3.2.2 多个单天线窃听者情况 78
3.3 传统波束成形策略 80
3.4 单个多天线窃听者情况下人工噪声辅助安全传输算法 81
3.4.1 最小化保密中断概率优化问题 81
3.4.2 有用信号和人工噪声之间的功率分配 83
3.5 多个单天线窃听者情况下人工噪声辅助安全传输算法 85
3.5.1 最小化保密中断概率优化问题 85
3.5.2 有用信号和人工噪声之间的功率分配 88
3.6 仿真结果及分析 89
3.6.1 单个多天线窃听者情况 89
3.6.2 多个单天线窃听者情况 92
3.7 本章小结 95
参考文献 96
第4章 多天线系统中天线选择安全策略设计 98
4.1 引言 98
4.2 多输入多输出窃听信道模型 99
4.3 理想信道反馈下的发送天线选择和最大比合并安全传输算法 100
4.3.1 发送天线选择和最大比合并安全传输算法 100
4.3.2 最优天线系数反馈 100
4.4 时延反馈下的发送天线选择和最大比合并安全传输算法 103
4.4.1 时延反馈下的误差信道建模 103
4.4.2 时延反馈下获得非零保密传输速率的概率 104
4.4.3 时延反馈下的保密中断概率和渐近保密中断概率 107
4.5 错误反馈下的发送天线选择和最大比合并安全传输算法 112
4.5.1 错误反馈下的误差信道建模 112
4.5.2 错误反馈下获得非零保密传输速率的概率 113
4.5.3 错误反馈下的保密中断概率和渐近保密中断概率 114
4.5.4 联合时延反馈和错误反馈下的保密中断概率 115
4.6 仿真结果及分析 117
4.7 本章小结 122
参考文献 123
第5章 单天线信任中继系统中安全波束成形设计 125
5.1 引言 125
5.2 基于信任中继的无线物理层安全窃听系统 126
5.2.1 单向中继窃听系统 126
5.2.2 双向中继窃听系统 129
5.3 单向中继窃听系统中的安全波束成形算法 131
5.3.1 最优中继波束成形算法 131
5.3.2 次优中继波束成形算法 136
5.4 双向中继窃听系统中的安全传输算法 137
5.4.1 联合中继和干扰节点选择安全传输算法 137
5.4.2 中继聊天安全传输算法 140
5.5 仿真结果及分析 143
5.5.1 单向中继窃听系统 143
5.5.2 双向中继窃听系统 145
5.6 本章小结 148
参考文献 148
第6章 多天线非信任中继系统中安全预编码设计 151
6.1 引言 151
6.2 多输入多输出非信任中继窃听系统 151
6.3 联合发送端、中继和接收端的预编码安全传输算法 153
6.3.1 算法提出 153
6.3.2 渐近性能分析 161
6.4 基于非信任中继天线选择的安全传输算法 167
6.4.1 算法提出 167
6.4.2 渐近性能分析 172
6.5 仿真结果及分析 173
6.5.1 联合发送端、中继和接收端的预编码安全传输算法仿真 173
6.5.2 基于非信任中继天线选择的安全传输算法仿真 176
6.6 本章小结 181
参考文献 182
第7章 认知无线网络中安全波束成形设计 184
7.1 引言 184
7.2 多输入单输出认知无线网络系统模型 185
7.2.1 多输入单输出窃听信道模型和多输入单输出认知无线网络窃听信道模型 185
7.2.2 人工噪声辅助安全传输信号模型 186
7.3 理想信道信息下的安全传输算法 187
7.4 信道矢量误差下的鲁棒安全传输算法 189
7.4.1 信道矢量误差建模 189
7.4.2 基于最差性能的输入信号方差设计 190
7.5 信道方差误差下的鲁棒安全传输算法 192
7.5.1 信道方差误差建模 193
7.5.2 基于最差性能的输入信号方差设计 193
7.6 统计信道误差下的鲁棒安全传输算法 198
7.6.1 统计信道误差建模 198
7.6.2 基于保密中断概率约束的输入信号方差设计 198
7.7 非理想信道信息下的多输入单输出窃听系统鲁棒安全传输算法 203
7.8 仿真结果及分析 205
7.9 本章小结 213
参考文献 214
第8章 基于无线信道特征的轻量高效物理层密钥生成技术 217
8.1 引言 217
8.2 物理层密钥生成系统模型 217
8.2.1 窃听模型 217
8.2.2 无线信道模型 218
8.3 轻量高效的无线信道密钥生成方案设计 219
8.3.1 信道探测 220
8.3.2 滑动平均预处理与双向差分量化 221
8.3.3 改进Cascade 协议 223
8.3.4 保密增强 224
8.4 安全性分析 225
8.5 仿真结果及分析 226
8.5.1 性能指标 227
8.5.2 预处理方法性能 228
8.5.3 量化方法性能 229
8.5.4 信息协商效率 231
8.5.5 密钥生成方案性能对比 231
8.5.6 实现复杂度 235
8.5.7 密钥随机性 236
8.6 本章小结 236
参考文献 237
第9章 无线信道密钥生成原型系统设计与实现 239
9.1 引言 239
9.2 密钥生成方案流程与被动窃听方案设计 240
9.2.1 密钥生成方案流程 240
9.2.2 被动窃听方案设计 241
9.3 密钥生成系统实现 243
9.3.1 原理样机硬件架构 243
9.3.2 原型系统实现 245
9.4 系统测试及结果分析 247
9.4.1 测试场景设置 247
9.4.2 信道特性分析 249
9.4.3 密钥性能分析 251
9.4.4 系统安全性分析 253
9.5 本章小结 256
参考文献 256
京公网安备 11010102004214号