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物理层安全技术摒弃了基于计算复杂度不可行的传统安全方法,创新地利用无线噪声信道内在的随机的独特性和不可复制性,以信道噪声为“密钥”实现无线数据传输的安全性。然而,现有针对物理层安全传输的研究大多是假设信道状态信息理想的前提下进行的,但在实现应用中信道估计误差不可避免,在实际无线通信系统中得到的都是非理想信道状态信息。基于理想信道状态信息的物理层安全传输研究缺乏对非理想因素的适应能力,因而与实际系统存在差异,无法实现目标安全性。基于上述问题的考虑,本论文以提高无线通信的安全性为目标,研究非理想信道估计条件下的物理层安全传输系统性能,主要研究工作如下:1.研究基于MIMO窃听信道模型的“无条件安全”通信系统:首先,利用基于SVD预编码的波束成形技术建立“优势信道”,经MATLAB仿真结果表明该技术在理想与非理想信道估计条件下均能有效扩大合法接收者的优势;其次,本文提出基于BCH码的安全编码方案,经MATLAB仿真结果表明该方案显著扩大窃听者的接收误码率。2.建立MIMO波束成形联合安全编码的“无条件安全”通信系统模型,讨论分析其在理想与非理想信道条件下系统的安全性能,证明信道估计误差对系统安全性能的影响以及实际系统中物理层安全传输的可实现性。基于USRP-LabVIEW平台实现多天线物理层安全传输系统的测试,其结果表明所建系统具有通信的安全性和可靠性,证明该系统可以实现无条件安全传输。3.建立人工噪声结合协作干扰的MISOSE模型,以系统安全速率作为衡量系统安全性能的指标,优化功率分配方案,使系统安全速率达到最大。4.针对非理想情况,建立三种不同场景下的MISOSE协作模型,分别计算最优功率分配下的系统安全速率。比较理想与非理想信道条件下系统安全速率最大值,分析估计误差对系统安全性能的影响,验证在有信道估计误差的实际通信环境中物理层安全传输的可实现性。经MATLAB仿真得到,非理想信道估计条件下三种MISOSE协作模型以及理想模型随发送端的功率分配比从0到1渐变时的系统安全速率值的变化曲线,找到最优功率分配方案。