可见光通信的物理层安全分析优化及加密

发布时间：2021-07-12 22:26

　　可见光通信（Visible Light Communication,VLC）是一种使用丰富且免许可的光谱资源和高空间复用率来解决现有射频（Radio Frequency,RF）通信频谱稀缺的重要的补充技术。得益于视距（Line-of-Sight,LoS）链路的特性,VLC相对于传统RF通信具备更好的安全性。但VLC信道仍然具有广播性质,在大型公共场所中VLC链路容易受到非预期或未授权用户的窃听。因此,增强VLC系统的安全性非常重要。与通常建模为平均功率约束的RF系统不同,实际的VLC系统还需要被建模为一定的幅度约束。因此,RF通信物理层安全策略不能直接用于VLC系统。本文基于幅度约束VLC系统信道容量的闭合上下界,研究分析了VLC物理层的安全性能,设计了鲁棒波束形成优化问题,并提出了基于密码技术和真随机数的VLC系统的物理层加密模式。本文的创新点和贡献如下。（1）振幅约束下SOP和ASC的性能分析。首先研究分析了一个合法者和一组基于泊松点过程（Poisson Point Process,PPP）的窃听者模型环境下的室内VLC系统的保密性能,结合合法接收端和窃听端位置的随机性,推导VLC... 

【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

保密容量公式验证如图2.2所示，横坐标表示20log10(hBA/σ)，单位是dB；纵坐标表示保密容量；三组曲线从上到下分别表示了(hB/hE)

在不同D下SOP与λ关系

(c) (d)图 2.4 (a)-(d)各自对应 D=2，3，4，5 时，有无峰值约束的 SOP 比较以上图 2.3 和图 2.4 横坐标表示 λ，单位是 dB；纵坐标表示 SOP。图 2.3 展示了 SOP 在不同的 D 的条件下随着λ变化的情况。首先通过图2.4(a)-(d)的对比，可以观察到如果不考虑峰值约束得到的 SOP 将会低于下限 SOP，而这会导致严重偏离实际情况，这就验证了本文采用上下限形式来表示 SOP 的准确性和必要性。在图 2.3 中，很明显的看到，SOP 随着 D 和λ的增加不断升高。原因是随着 D 和λ的增加将会导致窃听者数目的增加，并最终导致信息窃听分集增益的增加。


本文编号：3280776