信道估计误差对物理层安全加密方案的影响

为在物理层中进行信息安全传输,提出一种基于星座模糊的物理层加密方案。将信道系数作为密钥,采用信道系数与已调符号矢量叠加的方式实现加密。考虑信道估计存在误差的实际情况,分析信道估计误差对星座模糊加密方案性能的影响,推导带有相位估计误差的接收端误码率理论公式。仿真结果表明,该方案能实现保密通信,且其系统对信道相位误差具有一定的容忍度,信道相位误差在15°内时系统具有鲁棒性,但误差大于42°时系统误码率为1。

物理层安全信号星座的设计方法研究

物理层安全信号星座的设计方法的核心思想是调整信号星座使窃听者不能正确解码接收到的信息.运用物理层安全信号星座的设计方法可不需要知道窃听者的信道状态信息,并可用实际的调制信号实现安全保密传输.本文介绍物理层安全信号星座的设计方法的技术要点与发展现状,归纳其基本手段、保密性能分析方法、存在的问题和现有的解决方案.最后讨论了物理层安全信号星座的设计方法进一步的研究方向.

物理层安全星座模糊设计方法的性能研究

物理层安全加密技术是一种有效保证信息安全传输的物理层安全方法。此技术通过相位旋转、调制星座多样性、符号模糊、幅度调节和符号顺序变化等手段设计信号星座,保护调制方式与调制符号信息。现有的物理层安全加密技术存在密钥共享不保密和星座模糊度不足等缺点。多符号模糊(Mutiple Inter-symbol Obfuscation,MIO)方案采用人工噪声符号密钥与已调符号矢量叠加的加密方法来解决星座模糊度不足的问题。受MIO的启发,文中将信道系数与已调符号矢量叠加,提出了一种基于星座模糊设计(Constellation Obfuscatio Design,COD)的物理层安全加密方案。在TDD模式和信道互易的条件下,将合法信道的信道系数作为密钥,来解决密钥预分享不保密的问题。文中详细介绍了发端加密与合法接收端解密的完整传输过程,并针对高阶累积量的调制识别和智能攻击型窃听者进行接收处理分析;推导出瑞利衰落信道下的合法接收端误码率理论公式;对合法接收端、高阶累积量的调制识别窃听端和智能攻击型窃听端的误码率进行仿真,并对比了MIO方案合法接收端、窃听端的性能。仿真结果显示:合法接收端误码率为1×10-4时,COD方案的信噪比比MIO方案的低6 dB;对COD方案加密后,当信噪比为0时,调制识别成功率为11.8%,调制识别成功率最高可达25%且在信噪比大于40 dB后保持稳定;前3个数据包中,COD方案智能攻击型窃听端的误码率始终为0.284,知晓起始密钥的MIO方案窃听端的误码率则较低;信噪比在0~54 dB范围内时,合法接收端的误码率性能始终优于调制识别窃听端和智能攻击型窃听端。因此,所提COD方案能够保障安全通信,抵御调制识别和智能攻击型窃听者的攻击,并且COD方案的有效性和可靠性均优于MIO方案。

LMS自适应干扰消除在基于人工干扰的物理层安全通信系统中的应用研究

针对外部窃听者对无线通信系统中的信息传输带来的安全威胁,首先提出了一种由源节点在发送源信息的同时发送人工干扰信号的安全传输方案。为有效消除人工干扰信号对合法目的端正确恢复源信息的影响,提出将LMS自适应算法应用于对接收信号中人工干扰信号的估计与消除。为检验所提方案的效果,文中以QPSK调制系统为例,专门设计了一种简单易行的人工干扰信号。通过对系统误比特率进行MATLAB仿真,验证了所提方案的有效性,并得到了所提方案中LMS自适应算法的最优步长因子和滤波器阶数。