【摘 要】
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随着5G技术和物联网的发展,各种类型的无线设备快速、持续地增长,如何保护异构设备之间的通信安全成为了一个严峻的挑战。友好干扰是一种不依赖密钥的物理层安全技术,其通过人工噪声对窃听者进行干扰来实现保密通信。它可为那些已经广泛部署了的,无密钥或弱密钥保护的无线通信,及资源受限的设备间的无线通信提供一种灵活的通信安全解决方案。然而,在当今的无线通信系统中,MIMO窃听者可以通过分离接收信号剔除人工噪声,
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随着5G技术和物联网的发展,各种类型的无线设备快速、持续地增长,如何保护异构设备之间的通信安全成为了一个严峻的挑战。友好干扰是一种不依赖密钥的物理层安全技术,其通过人工噪声对窃听者进行干扰来实现保密通信。它可为那些已经广泛部署了的,无密钥或弱密钥保护的无线通信,及资源受限的设备间的无线通信提供一种灵活的通信安全解决方案。然而,在当今的无线通信系统中,MIMO窃听者可以通过分离接收信号剔除人工噪声,从而获得保密信息,是友好干扰技术中的难点。本文针对MIMO窃听问题,开展了如下研究工作:（1）建立了MIMO窃听信道下的友好干扰模型。基于信息论,分别推导了主信道容量、窃听信道容量和保密容量。通过对保密容量的计算和分析表明,在合适的干扰信号强度下,典型的应用场景中普遍存在保密容量大于零的情况。（2）在总结了现有方案存在的问题的基础上,提出了一种新的友好干扰的传输信号调制解调方案——“差分能量调制”。该方案对二进制数字信号进行差分编码并采用不同能量的高斯噪声作为载波信号代替传统的幅相调制,旨在消除数据帧中的训练序列和调制信号中的非高斯性特征,增加MIMO窃听者对混合信号分离的不确定性。（3）利用仿真和实验评估了本文所提方案的安全性和有效性,并与传统幅相调制进行了比较。针对给定的仿真场景,采用差分能量调制的友好干扰可使MIMO窃听者的平均误码率提高34%;针对实验场景,平均误码率提高了38%。
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