摘要：在5G演进过程中,可见光通信的物理层安全问题逐渐受到关注与讨论。然而,现有研究范式尚局限于基于传统朗伯型LED光源的可见光通信保密链路的讨论,对于实际商用非朗伯光源下链路的保密特性,特别是非朗伯链路配置下的基准保密容量,尚缺少量化比较研究。针对上述问题,文章延伸了已有可见光保密链路建模方案;量化展示了室内环境下,典型非朗伯可见光保密链路的基准特性差异。量化结果显示,相比较传统朗伯波束情况,典型非朗伯波束可将基准保密容量的空间动态范围从0~10.78 bps/Hz压缩至0~6.40 bps/Hz,相应地基准保密容量均值从初始的5.25 bps/Hz减少至2.78bps/Hz。因此,在设计及优化可见光通信保密链路过程中,应综合考虑光源多样波束特性对保密容量的影响,可将其作为潜在的优化维度。

摘要：该文通过分析安全编码的原理推导了安全间隙约束条件下高斯窃听信道保密速率的计算方法,并根据置信传播(Belief Propagation,BP)译码算法及其改进算法,针对基于中短码长LDPC码所设计的安全编码提出一种2维信息修正的分类归一化最小和译码算法。该算法先将输入校验节点信息绝对值分成最小值和次小值两类,然后在译码初始化时利用概率统计理论分别推导出相应的最佳归一化因子对分类后的信息进行修正。仿真结果表明,该算法在高信噪比区域的译码性能高于BP算法和归一化最小和算法,低信噪比区域误比特率迅速逼近0.5,且能减小不同安全编码速率LDPC码的安全间隙,提高了保密信息安全传输的性能。

摘要：近些年来,人们一直在开发可重构智能表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS),它是一种由许多无源反射器组成的低成本结构,可以自由地改变每个元素的反射系数,并重新配置无线传输环境以改变入射信号的传播。由于具有若干新型和独特的优势,RIS应用场景广泛,关于其在物理层安全中应用的研究蓬勃发展。与此同时,物理层安全研究中窃听者的信道状态信息(Channel State Information,CSI)一直是人们讨论的热点,实际通信场景中窃听CSI通常是不易获取或未知的。因此本文考虑了一个更接近现实的情况,即针对窃听CSI未知的场景,考虑存在一个合法接收者以及多个非法窃听者,从功率分配的角度出发,结合波束成形,设计一种多RIS辅助的人工噪声与功率分配方案,通过对基站波束成形矩阵和RIS反射系数的交替优化,并应用二分法,使得在合法接收用户信号质量不变的前提下,降低基站处发送保密信息至合法用户所需的功率,降低其接收信号的信干噪比,进而提高系统的保密容量。同时考虑到了多个RIS协作辅助保密通信不一定最优,并可能增加系统优化的复杂度,设计了多个RIS的选择方案,在保证通信系统保密性的同时,进一步提高了能量效率。通过对所设计算法进行复杂度分析,证明了所设计方案的可行性和有效性。接着对联合波束成形RIS辅助的人工噪声方案进行了仿真分析。最后得出结论,即窃听CSI未知时,通过合理联合优化RIS和基站波束成形进行功率分配,并结合多RIS选择技术,可以降低窃听者处信号质量,同时提高通信系统的能量效率,最终实现保密通信。

摘要：针对物理层无线传输窃听信道问题,提出了一种联合人工噪声(Artificial Noise,AN)与时间反演(Timereversal,TR)的MIMO保密传输方法,在瑞利衰落信道环境下对该方法保密传输性能进行了研究。首先对TR-MIMO信道进行了理论分析,其次根据等效信道对人工噪声矩阵进行了设计,最后对整个系统进行了保密性能的分析。理论分析和仿真结果表明,在AN功率分配因子较小时,采用该方法的保密信干噪比值比传统TR更高,系统保密容量相对于传统TR更好。

摘要：为提高无线通信网络安全性能,解决传统加密解密技术复杂度过高问题,提出基于物理层安全的无线网络功率分配算法,给出算法实现的方案流程和对比仿真结果。算法针对点对点无线通信系统,引入协作干扰和全双工技术,采用非合作博弈方法,通过合理分配发送节点的发送功率、协作干扰节点和接收节点的干扰功率,以达到降低窃听链路的信道容量,最大化网络保密容量的目的。算法根据节点间的利益关系建立非合作博弈模型,利用分布式学习算法对模型进行求解,得出节点发射功率和干扰功率的混合策略集,求得混合策略下的纳什均衡解,实现节点的最优功率控制。仿真结果表明,该算法能够有效地提高网络的安全性能。

摘要：安全性是卫星通信网络充分发挥其优势的必要保证。将物理层安全传输技术引入多波束卫星通信网络,可望有效提高卫星通信系统的抗截获和抗侦测能力。分析了卫星通信的物理层安全应用需求,设计了一套波束成形和功率控制相结合的多波束卫星下行链路物理层安全传输策略,建立了信道模型和信号模型,构建了一套多波束卫星网络下行链路的物理层安全性能评价指标,并对指标进行了定性和定量的分析。

摘要：针对多天线选择方案提高物理层安全的研究中信道已知条件的设定过于理想这一问题,提出利用导频信号估计主信道并进行多天线选择的方案。接收端发送导频信号供发射端进行主信道估计,发射端利用估计的信道状态信息选出多根天线并进行功率分配,推导所提方案的保密容量并设计仿真实例。结果表明,所提方案在估计误差条件下达成了低信噪比时的非零保密容量,且接收方误码率随信噪比增大急剧减小至10-4,而窃听方的误码率保持较高,验证了所提方案的有效性和可行性。

摘要：安全通信的前提是在授权接收机对协作干扰信号进行精准重建和对消,但因硬件和传播环境的影响,且受实际工程精度的制约,始终存在时频同步误差。因此,针对物理层安全通信中协作干扰抑制收发非完美时频同步问题,在高斯窃听信道模型下推导了存在时频同步误差的残余干扰功率,从理论上分析时频同步误差对系统性能的影响,得到了授权用户干扰抑制比、解调误码率和安全通信保密容量3个性能评价指标的闭合表达式,进而分析时频同步误差对这3个指标的影响,并对理论性能进行了计算机仿真验证。仿真结果显示,时频同步误差对系统安全性能的影响并不单一。随着时延或频偏增大,系统对协作干扰信号的抑制程度降低,授权用户干扰抑制比、保密容量降低,解调误码率增加;而在一定范围内,时频同步误差不会影响这3个指标性能。当信噪比为10 dB,归一化时延小于0.06且归一化频偏小于10^(-5)时,时延和频偏对系统安全通信的性能影响较小,保密容量损失小于16%。据此,分析时频同步误差对协作干扰安全指标产生的影响,可以为设计安全通信系统提供指导和理论支持。

摘要：无线网络的调度方案要求以链路质量、传输率和时延等网络参数作为主要参考依据,控制和管理网络中节点的传输行为。现有的无线网络调度方案中都没有把网络安全纳入考虑,但是通常情况下,网络安全正是影响网络性能的重要因素。文中设计了一个新的无线网络调度方案,该方案可以在物理层实现通信的完美保密。通过把这个调度方案和IEEE802.11的Mac协议中已有的分布式协调功能(DCF)相结合,从而可以实现一个保证了物理层安全的新Mac协议——SecDCF。文中采用Matlab对该协议进行仿真,仿真结果显示在实现物理层安全的前提下,SecDCF相比传统的DCF可以显著提升性能。