基于无线信道特征的物理层安全通信关键技术研究

随着无线通信网络和技术在军事民用等各领域的不断普及，通信安全问题越来越引起人们的重视。无线通信中的安全隐患主要来自于无线信道的开放性，因此除了传统的数据加密之外，更应该在物理层传输过程中寻找从根本上解决安全问题的办法。针对无线信道的特点，本项目提出在保证期望用户处信号同相叠加以获得规整星座图的同时随机置乱窃听者接收信号星座图的研究思路。据此，本申请拟研究以下物理层无线安全通信关键技术：1）研究基于基站端随机天线阵列结构的无线安全传输技术；2）研究基于"点聚焦"的无线安全传输机理、实现方法及关键的反向同步技术；3）研究基于用户端多天线随机发射同步训练符号的无线安全传输技术。在此基础上，将研制出两套4-8天线的适用于本项研究的基站实验平台和3-5个移动终端，对提出的理论方法和技术方案进行验证和性能评估。本项目预期在上述各方面获得理论突破和技术创新，对无线安全通信领域的研究起到积极推动作用。

随着无线通信技术在军事民用等各领域的不断普及，通信安全问题越来越引起人们的重视。无线通信中的安全隐患主要来自于无线信道的开放性，因此除了传统的数据加密之外，更应该在物理层传输过程中寻找从根本上解决安全问题的方法。针对无线信道的特点，本项目提出在保证期望用户处信号同相叠加以获得规整星座图的同时随机置乱窃听者接收信号星座图的研究思路，具体研究了以下物理层无线安全通信关键技术：.1）在多天线基站向单天线移动台传输信息的下行通信过程中，提出了基于随机选择天线阵列加权发射的物理层无线安全传输方法。该方法被进一步发展为一种多天线跳空物理层无线安全传输新技术。.2）研究了集中式多天线系统和分布式多天线系统中的点聚焦原理与实现方法，提出了时分双工模式下的通道校正与反向同步技术。将点聚焦的思想引入到多用户双向中继网络中，提出了分布式波束形成方法用以提高传输效率和安全性。.3）在单天线移动台向多天线基站传输信息的上行通信过程中，研究了基于基站端多天线随机发射训练符号的无线安全传输技术，提出了一种新的两阶段传输方案来改进传统的单发多收系统的物理层安全性能。考虑到协作通信也涉及单发多收问题，项目组还研究了基于波束形成与阻塞相结合的方法提高协作通信的物理层安全。.除了理论研究之外，项目组还搭建了多天线无线通信实验平台，对提出的理论方法和技术方案进行了验证和性能评估。理论研究和实验结果均表明本项目所提出的方法可以提高无线通信物理层安全。此外，项目组还将研究工作扩展延伸到基于无线信道特征的密钥生成、多天线阵列信号处理理论以及多天线OFDM通信技术中。本项目已按计划顺利开展，在上述各方面获得了一定的理论突破和技术创新，取得了丰富的研究成果，将对无线安全通信领域的研究起到积极推动作用。