《中繼系統最優物理層安全波形關鍵技術研究》是依託電子科技大學,由利強擔任醒目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：中繼系統最優物理層安全波形關鍵技術研究
- 依託單位：電子科技大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：利強
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
無線中繼通信的物理層安全技術，從資訊理論的角度，阻斷了源到目標傳播過程中的竊聽企圖。然而，現有的相關研究，只給出了點到點無線通信最優物理層安全波形設計準則，無線中繼通信系統的最優物理層安全波形是什麼，未見文獻報導，這正是本項目擬解決的問題。. 本項目研究多天線中繼通信物理層安全的內在機理，建立源、中繼、目標歸一化聯合最優的安全波形準則。分析信道估計誤差對中繼安全性能的影響，給出信道估計誤差影響最小化的聯合最優安全波形。研究多天線中繼場景分散式安全波形實現算法，探尋分散式聯合最優安全波形的設計機理。. 本項目研究成果，對提高移動通信網、寬頻無線接入網、軍用數據鏈、物聯網等無線通系統的物理層安全設計，具有理論指導意義。
結題摘要
在中繼通信系統中，由於源和目標無法直接通信，所有信息需要由中繼節點來輔助轉發。在中繼轉發過程中，竊聽者可以通過對信源或中繼轉發的信號中獲得保密信息，因此，與傳統點對點保密通信相比，中繼通信中面臨更大的信息泄露風險。為解決中繼通信中的物理層安全問題，本項目考慮利用多天線技術，在信源、中繼和目標用戶處聯合設計信號發射和接收策略，實現信息在源-中繼-目標的保密傳輸。具體而言，本項目主要從以下幾個方面展開了研究：1、理想信道信息場景下，源、中繼和目標的聯合最優安全波形設計；2、非理想信道信息場景下的魯棒化安全波形設計；3、分散式中繼系統中的波形設計；4、全雙工雙向中繼系統中的安全波形設計。針對以上研究內容，主要取得了如下研究成果：1、提出了一種隨機化的放大轉發信號設計方法，並從理論上證明該方法較傳統基於特徵值分解或迫零轉發算法相比，能達到更高的通信速率。2、針對有界信道誤差模型和分布函式模糊信道誤差模型，分布提出了相應的魯棒化波形設計方法。其中，具有對抗分布函式誤差的中繼保密波形設計的論文獲得“2016 IEEE PIMRC最佳論文獎”。3、提出了利用交疊拉格朗日乘子法和連續凸逼近的分散式波形設計算法。該算法具有並行、分散式計算的優點，能有效降低運算複雜度。4、針對全雙工雙向中繼系統，提出了基於Alamouti編碼的秩-2保密波形設計算法，該算法較傳統半雙工中繼和秩-1保密波形設計方法，能有效提升保密傳輸速率。以上結果從理論層面驗證了物理層安全技術在中繼保密通信中的可行性，為物理層安全技術在中繼通信中的套用奠定了理論基礎。同時，該研究成果對動通信網、軍用數據鏈、物聯網等無線通系統的物理層安全設計也有指導意義。
