【摘 要】
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随着人类社会对于无线通信进行信息交换的依赖性越来越高,无线通信的安全性和隐私性变得愈加重要。隐蔽通信,它确保了发射机可以隐蔽地传输信息给合法接收方而不被看守者发现,同时也能隐藏合法发射机的位置信息,是一种安全等级更高的新兴安全通信。近年来,无线隐蔽通信正在获得学术界和工业界日益增加的关注。论文围绕无线隐蔽通信展开研究,主要研究工作和创新点如下:1)为了解决信道估计对隐蔽通信性能和看守者检测性能影响
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随着人类社会对于无线通信进行信息交换的依赖性越来越高,无线通信的安全性和隐私性变得愈加重要。隐蔽通信,它确保了发射机可以隐蔽地传输信息给合法接收方而不被看守者发现,同时也能隐藏合法发射机的位置信息,是一种安全等级更高的新兴安全通信。近年来,无线隐蔽通信正在获得学术界和工业界日益增加的关注。论文围绕无线隐蔽通信展开研究,主要研究工作和创新点如下:1)为了解决信道估计对隐蔽通信性能和看守者检测性能影响的问题,结合传统的信道估计方法和隐蔽通信,提出了一种基于最大化信干噪比准则的导频和数据符号资源分配方法。首先证明了导频和数据符号等功率发送能使得看守者检测性能最差,随后在此基础上优化了导频和数据符号数。虽然导频和数据的等功率发送能够最小化看守者的检测性能,但是这种方案无法保证收发端之间的通信性能最优,于是提出了功率和符号数的联合优化算法。仿真结果表明,所提联合算法的接收信干噪比优于等功率发射方法,而后者能使看守者性能最差。但是考虑等功率发射方法实现简单,复杂度低,因此其能够实现性能和复杂度的良好折中。2)为了研究在低时延约束下,全双工接收机发送人工噪声（Artificial noise,AN）对隐蔽通信的影响,分别在Kullback-Leibler（KL）散度的两种不同表达形式下,以最大化吞吐量为目标函数优化了如下两个问题:（1）在给定发射机Alice发送功率约束下,优化设计接收机Bob的AN功率分配问题;（2）联合优化Alice发送功率和Bob的AN功率分配问题。仿真和分析表明,在低时延要求下,Bob的AN功率可以设置为固定值,无需随机取值;当全双工Bob接收机噪声大于等于看守者Willie的接收机噪声功率与Bob的自干扰消除系数乘积时,Bob发射人为噪声可以提高隐蔽性能。3)由于在实际应用中获取完美的信道状态信息（Channel state information,CSI）是非常困难的,于是本文假定已知信道分布信息（Channel distribution information,CDI）条件下最小化Bob的中断概率,优化Alice的发送功率和Bob的AN发射功率,从而实现隐蔽通信。仿真结果表明,在Willie已知Alice-Willie的信道CDI时,存在一个最优的可允许发送的最大AN功率最小化Bob的中断概率,而且此时隐蔽通信性能明显优于Willie已知完美的CSI情况。
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