面向服务融合的物理层安全传输理论与方法研究

基本信息
批准号:61571089
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:陈智
学科分类:
依托单位:电子科技大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨霖,杨平,李玲香,梁恒菁,龙吟,何奇,孔卫庆,徐禹,梅渭东
关键词:
保密容量安全通信无线物理层安全窃听信道
结项摘要

Physical layer security (PLS) techniques are becoming more promising in secure communications than cryptographic techniques since they establish security using only the physical properties of the wireless channel. However, the rate that can be achieved with PLS techniques depends on the difference between the legitimate channel and the eavesdropping channel, which limits the application of PLS techniques in the future mobile communication systems. Recently, a newly introduced research area, PLS with service integration, is gaining importance. In the context of PLS with service integration, transmitters offer not only confidential services but also public services such as individual services and/or multicast services. It wisely integrates multiple services at the physical layer, so it has the potential to significantly increase the spectral efficiency. To date, most of the relevant work has been done only from an information theoretic point of view. To bring the concept of PLS with service integration into practice, in this research project, we treat it from a signal processing point of view. The specific objectives of this project include: 1) Examine the achievable secure degrees of freedom (SDoF) region analytically, thus giving some insight into how the secrecy capacity region behaves. 2) Based on the results on SDoF, develop computationally- inexpensive service integration methods and algorithms. 3) Quantify the effect of imperfect CSI based on the SDoF metric and develop service integration schemes that are robust against the CSI estimation errors. 4) Present simulation results to illustrate the efficacy of the proposed schemes.

物理层安全(PLS)传输技术,利用无线信道的物理特性来实现安全通信,是对基于密钥的经典安全方案的有效扩展。然而,PLS传输技术提供的传输速率受限于合法信道与非法信道质量之差,无法满足未来宽带移动通信中高数据传输速率的诉求。面向服务融合的PLS传输技术,在同一物理层信道上融合多种服务,传输保密数据的同时传输多播数据或单播数据,有效提高了信道资源的利用率。现有文献多集中在信息论层面分析面向服务融合的PLS传输的容量域,传输方法研究尚不完善。本项目拟在信息论分析的基础上,从信号处理角度出发,探索各传输服务联合可达自由度域,洞察物理层服务融合的内在机理;并在此基础上,突破面向服务融合的PLS传输方法,解决现有PLS传输技术中存在的频谱利用率低、计算复杂度高及鲁棒性差等问题;最后,针对所提的理论和方法进行仿真验证和性能评估,为解决面向服务融合的PLS传输技术在实用化过程中所面临的关键性问题奠定基础。

项目摘要

面向服务融合的物理层安全(PLS)传输技术,在同一物理层信道上融合了多种服务,传输保密数据的同时传输公共数据,有效提高了信道资源的利用效率。现有文献多集中在信息论层面分析面向服务融合的PLS传输的容量域。本项目在信息论分析的基础上,从信号处理角度出发,探索各服务联合可达自由度域,洞察物理层服务融合的一般性规律;并在此基础上,突破面向服务融合的PLS传输的方案设计,解决现有PLS传输技术中存在的频谱利用率低、计算复杂度高及鲁棒性弱等问题;最后,应用所得理论结果指导并解决了无人机通信中及高频通信中存在的若干物理层安全传输关键问题。.通过本项目的实施,发表了国际主流学术期刊和会议论文34篇,其中SCI收录的期刊论文16篇,会议论文18篇;申请发明专利4项;超额完成了预期的研究成果。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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