基于方向调制的物理层安全无线传输原理、关键技术与未来应用  被引量:5

Directional modulation-based secure wireless transmission:basic principles,key techniques,and applications

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作  者:束锋[1,2,3,4] 吴肖敏 尤肖虎 陆锦辉[1] 胡锦松[1] 朱伟[1] 余海 许正文[2] 陈日清 

机构地区:[1]南京理工大学电子工程与光电技术学院,南京210094 [2]电子科技集团公司第二十二研究所电波环境特性及模块化技术国防科技重点实验室,青岛266107 [3]东南大学移动通信国家重点实验室,南京210096 [4]福建农林大学计算机与信息学院,福州350002

出  处:《中国科学:信息科学》2017年第9期1209-1225,共17页Scientia Sinica(Informationis)

基  金:国家自然科学基金(批准号:61271230;61472190;61501238);中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:30916011205);电子科技集团公司第二十二研究所电波环境特性及模块化技术国防科技重点实验室开放课题(批准号:201500013);东南大学移动通信国家重点实验室开放课题(批准号:2013D02)资助项目

摘  要:方向调制作为一种先进的物理层安全传输技术,将波束成形技术和人工噪声结合进一步提高通信系统的安全性能.不同于传统的波束成形技术,方向调制技术能够实现信号的方向性,保证期望方向信号的安全传输,同时干扰非期望方向上信号的星座图.该文对方向调制技术的概念和特点进行讨论,系统地阐述方向调制合成方法与性能度量等关键技术,总结归纳方向调制的研究现状,对其未来的研究方向和亟待解决的关键问题进行深入探讨与分析,并提供可行的解决思路.为了克服传统方向调制仅存在角度依赖性的问题,引入频率分集,提出了精准无线传输新概念,能实现给定任意角度与距离维的精准安全无线传输.Directional modulation(DM), as an advanced physical layer security wireless transmission, will further improve the performance of the communication system by combining beamforming and artificial noise(AN).Unlike traditional beamforming systems, a DM system can transmit confidential messages along the predefined desired direction to enhance the safety in the desired direction and simultaneously disrupt the signal constellation pattern at undesired receivers. In this paper, the concept of DM, its principle, and application characteristics are described. Furthermore, implementation schemes and performance matrices of DM are systematically expounded.Finally, the research works on DM technology are summarized, and the future research potential trends are analyzed, along with several technical challenges. To solve the problem of angle-dependent transmit beam-pattern encountered in traditional DM, we propose a new secure wireless transmission concept named precision wireless transmission that combines DM and frequency diversity. This transmission technology can send confidential messages to a small neighborhood of the given arbitrary angle and range dimension without leakage to other regions.

关 键 词:方向调制 物理层安全 人工噪声 波束成形 精准通信 

分 类 号:TN918[电子电信—通信与信息系统]

 

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