神经网络在无线隐蔽通信中的应用

无线通信技术已经应用到社会人、机、物等多种元素中,承载着包含多种隐私数据的无线信号。无线传输信道的开放性使其安全性受到了不断的挑战,无线隐蔽通信技术在实现了通信意图安全的同时保证了信息安全和通信路径安全。该文介绍了无线隐蔽通信系统的经典模型,并总结、归纳了传统方法下的隐蔽性能分析和隐蔽系统设计;介绍了利用对抗神经网络解决不同隐蔽通信场景下的干扰设计、中继功率分配和可重构智能表面设计等问题;以利用公开信号作为掩体的隐蔽通信场景为例,介绍了一种利用生成对抗网络生成有限长隐蔽信号的方案,并进一步给出应用该网络设计全双工接收机的干扰信号;探讨了神经网络方法在中继隐蔽通信、非正交多址接入(NOMA)下的隐蔽通信,瑞丽衰落下的隐蔽通信,干扰辅助的隐蔽通信场景下的应用前景以及进一步的研究方向。

无线隐蔽通信研究综述

无线隐蔽通信是将消息隐藏在无线通信数据帧和信号中进行隐蔽传输的技术,属于无线通信和信息隐藏技术的交叉领域,其理论与技术的研究方兴未艾.本文分析了无线隐蔽通信的系统模型和主要能力要素,总结归纳了噪声式隐蔽信道容量的理论以及链路层、编码层、调制层和信号层中无线隐蔽通信技术的研究进展,并指出了需要进一步研究的问题.

无线隐蔽通信容量限与实现技术综述

梳理无线隐蔽通信与相关概念的区别和联系,聚焦基于假设检验理论和信息论的无线隐蔽通信研究,介绍了基本研究模型与具体模型分类,分容量限和实现技术两部分对现有工作进行综述。前者依据极限速率的量级,将极限速率揭示工作分均方根速率和非零正速率两类进行综述;后者依据应用场景的不同,对无线隐蔽通信系统性能分析与实现方案优化工作进行分类和综述。最后,探讨了具有高价值的潜在研究方向。

基于多径信道能量随机动态打散的隐蔽无线通信方案

为应对无线通信中的未知非法检测威胁,该文提出一种随机跳径隐蔽通信方案,实现了信号能量在多径上随机动态打散。首先,基于我方多径信道信息设计了隐蔽传输策略,并构建了敌方检测模型。接着,通过引入相关性纠偏因子,分别推导了所提方案、选最强径方案和经典最大比发送方案的敌方平均接收信噪比(SNR)闭式表达式,并基于曲线拟合的方法计算了我方最小平均隐蔽概率,完成了隐蔽性能定性和定量评估。然后,推导了我方平均接收信噪比闭式解,分析了系统速率性能。仿真实验表明,所提方案不仅在未知敌方任何信息的一般情形下具有隐蔽性能优势,而且在敌方抵近我方的极端情形下可以最大程度地解决隐蔽通信失效问题。

空天隐蔽通信技术综述

为满足新一代无线通信系统全覆盖、低延迟的通信需求,空天通信得到了广泛关注,成为6G通信的核心要素之一。然而,空天无线信道开放性更强、覆盖性更广,这使得空天通信系统更容易受到窃听等恶意攻击。从物理层隐蔽通信的角度,综述了保护空天敏感信息免于被窃听攻击的隐蔽通信技术。首先,梳理相关概念的内涵,并给出了空天通信网络架构。然后,从代表天基网络的卫星隐蔽通信和代表空基网络的无人机隐蔽通信两个层次出发,按照时—空—频—能量等不同维域,分别分析并总结了相应的隐蔽通信实现方案与关键技术。最后,指出了未来空天地隐蔽通信面临的挑战以及研究方向。

隐蔽无线通信网络传输信息云存储密文检索

云储存技术下密文检索由于储存位置不同,需要使用与传统数据库不同的检索策略。提出隐蔽无线通信网络传输信息云存储密文检索。分析隐蔽通信流程,构建AWGN信道模型;设计多层次云储存平台架构,构建包含云储存平台、数据拥有者以及授权用户群三个实体的密文检索系统模型;利用改进的质量层次聚类方法获取信息特征根计算贡献率,实现数据降维,完成聚类;结合用户基本信息与密文兴趣向量,建立用户兴趣模型;确定需检索的关键字权重,将其发送到云端服务器,计算陷门与索引向量内积,将得分最高的密文反馈给用户,完成密文检索。仿真结果表明,上述方法所需检索时间较短,提高检索效率,且满足安全性要求。

隐蔽无线通信综述

在一些高安全等级的无线通信场景中,隐蔽无线通信能够通过抵御第三方非法检测以构筑无线通信的首道安全防线。首先阐述了隐蔽无线通信的基础理论;其次,按5个方向对该领域的系统研究成果进行了分类介绍,重点论述研究现状的同时,指出了仍待解决的研究问题;然后,对隐蔽无线通信技术在一些特殊场景中的应用进行了归纳和分析;最后,指出了隐蔽无线通信研究正面临的挑战以及潜在的研究方向。

噪声不确定时基于波束成形的隐蔽无线通信性能分析

为了在噪声不确定时实现瑞利衰落环境下的隐蔽无线通信,采用基于复高斯随机编码和波束成形的下行隐蔽无线通信方案,重点分析了隐蔽无线通信性能。首先,利用假设检验理论分析基于该方案通信的隐蔽概率;然后,给出并证明非法检测方的最优检测门限,并进一步得到系统的平均隐蔽概率、连接中断概率和隐蔽吞吐量闭式表达式;最后,通过联合设计发射功率和目标隐蔽速率,实现系统最大隐蔽吞吐量的优化目标,并给出了基于分步搜索的相应求解算法。仿真结果表明,波束成形技术能够为隐蔽无线通信带来一定增益;与考虑合法接收方不受噪声不确定影响的理想情形相比,考虑合法接收方非理想情形时的隐蔽吞吐量有明显下降,几乎不受环境基本噪声水平的影响。

无人机辅助场景下基于波束成形的LPD通信性能分析

为了提高无线通信安全性,研究了无人机辅助场景下的隐蔽通信问题,使用具有波束成型技术的移动无人机对检测方进行干扰,分析并研究该场景下的隐蔽通信性能。首先,对无人机干扰场景下的系统模型进行建模,基于假设检验理论对2种场景下的检测方最优检测门限进行分析;基于所得最优检测门限,对3种情况下平均隐蔽概率进行分析;考虑到无人机会同时对合法接收方造成干扰,采用中断概率对隐蔽通信可靠程度进行判定;设计最优算法对最大隐蔽吞吐量进行求解;最后,通过仿真实验对最优算法进行验证,确定多种情况下系统平均隐蔽概率、隐蔽吞吐量和发送功率、无人机位置、无人机飞行速度以及隐蔽性要求、可靠性要求之间的关系,验证了所提最优算法的有效性。

基于收发一体设计的隐蔽式无线光通信系统研究

详细分析了隐蔽式无线光通信系统的特点，为提高对准精度，采用分光镜和光学透镜组设计实现了一种收发一体式光收发机，从而保证发射光束和接收光束光轴的重合；采用微变形镜和角锥反射器，设计了一种新的调制回复反射器。实验结果表明：系统的传输速率为120 kb/s，误码率为1.33×10^-7，视场角为21°，符合实际应用的要求。

基于3D波束成形的隐蔽无线通信威胁区域构建

为了实时且直观地评估当前隐蔽无线通信系统所面临的未知非法检测威胁,本文首次定义了隐蔽威胁区域并设计了相应轻量级算法.首先,在莱斯衰落信道和噪声不确定条件下构建了基于3D波束成形的下行隐蔽无线通信系统模型,分析了敌方最优检测性能,推导了系统最小平均隐蔽概率;然后,给出了通信速率及连接中断概率闭式表达式,求解了给定敌方位置时的系统最大化隐蔽吞吐量优化问题;最后,针对实际通信场景中无法获知敌方位置或分布规律的情形,定义了系统隐蔽威胁区域这一新的性能指标,并设计了相应轻量级算法.仿真结果验证了系统的隐蔽性能、总体性能,以及所提算法性能,揭示了背景噪声、信道环境、天线构造和系统要求等主要参数对隐蔽威胁区域的影响.