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基于定向调制的密码安全无线电 摘要 定向调制(DM)可以被视为一个新的前沿物理层通信安全。这个新的技术使用天线阵列作为一个空间加密系统。这个系统分区周围空间的地区完全地智能或用故意混淆来传播。不过,能量和频谱效率的当前定向调制系统以及它们的加密健壮性落后于现代密码学和无线电通信的性能标准。这贡献提出了一种泛化的定向调制概念,克服了最初的公式的局限性,使其兼容现有的数字调节和密码安全。数值分析以及现实,实现高码率结果的提出支持了该方法。 索引词——物理层加密,正交频分多路复用技术。 1.介绍 通信的安全一直是一个热门话题，从无线电科学的早期以来就涉及民事和军事应用。最近几年利用传播媒体的物理性质作为一种有效的方式提供信息安全使物理层加密获得关注。在这样的背景下,最近的研究(见[1 - 4])已经证明天线阵列可以作为一个“空间滤波器”能够加密通信,使信号明显只有在一定区域内的空间。因此,传播在剩余空间的一部分，在这部分可能出现的窃听者的地方必须考虑自动中断。这非常有吸引力的技术通常在文献中被称为定向调制(DM)(1、3、4),在提供信息必威体育官网网址的所有通信场景拥有巨大的潜力。这个场景是一个或多个下面的应用:(i)标准加密密钥可能被破坏,(ii)密钥分发困难或没有可用分配关键基础设施,和(iii)有限设备。作者要感谢意大利国防部部长Generale della Difesa,为联合资助LICOLA项目，这个项目致使结果描述在这个工作中。此外,作者也谢谢Marco Luise教授, Agostino Monorchio教授(比萨大学)和他们的员工在每个阶段为提供这个项目的宝贵支持。 (a) (b) (c) (d) 图1所示。星座在待区内接收。从明了区域传统DM与一般DM方法在两个角度(方位角、仰角)相对。 计算能力抑制传统加密方法的应用。 在这种情况下,没有DM,剩下的是选择传输未受保护的信息或完全放弃传输。提供已知的合法的位置目的地(将被自由窃听),DM将允许安全通信。同时,定向调制的应用不是将现有的与传统密码学技术结合,因此可以单独使用这种系统,以防这是只可取于特定场景。 文献中提出的解决方案是基于使用: (i)切换寄生元素[2],(ii)???换数组(1、5),(3)相控阵(3、6),和(iv)双光束[4]技术。然而,上述方法不能提供一个足够安全的传输,因为决定区域很明显仍在收到星座图,即使在不受欢迎的区域(见图1和讨论在宗派2.2)。所有这些技术的应用到现代,带宽效率和高度误差保护传输标准(例如欧洲电信标准协会、ETSI、陆地数字视频广播,数字地面广播电视[7],或其他正交频分多路复用系统)可以变得非常复杂。 我们的分析修正DM的概念,提出一种普遍的方法,具有两方面的优势:它降低局限性,同时简化实现。 2.广义的DM方法 2.1.相控阵列对空间加密 图2 DM 发射机提出了一种图形表示,根据广义的方法。图片区别两个主要阶段:(1)传统的发射机(基带单元和射频部分)产生的信号选择广播标准,我们称之为调制底部,(ii)相控天线阵实现空间加密系统通过应用合适的动态相移控制策略根据计划阶段。 这种效应是彩色曲线在图3所示,每个标识的振幅和相位响应一个相位当应用于线性阵列的不同维度。所有可能的相集之间的切换,根据给定的相位控制策略,应用相乘变形过程D(t)基本调制信号 s(t)。 ∞T [l][l]D(t, θ) =lA[l, θ]eiω[l,θ]rectt ? lT(1)=0A(l,θ)和ω(l,θ)的振幅和相位响应分别为11届设定在角θ和T[l]在使用的时间是。 通过观察反应在图3中,可以确定的两个区域:(i),在一定角度间隔的锚点,信号的影响上变形可以忽略不计,叫做理解区,和(2)剩余的空间,在那里,根据控制策略选择阶段,乘法失真可以任意地严重。后者称为待区。通过比较不同的情节在图3中,很明显更大的数组维度如何更好的结果 图2所示。DM发射机,根据广义的作法。 (a)4x1 (b)8x1 (c)16x1 图3所示。相控阵(各向同性的辐射元素)在0?响应相位高程的函数。 待几何控制的和可理解的区域。传输信号的频谱占用几乎不变在理解区内,所产生的频域卷积s(t)和D(t),可以非常稳定(通过合适的相位控制策略,最坏情况待光谱展宽 5%)甚至在区,同时仍然保留大量的安全性能。 这种方法的主要原理是由使用一个典型的天线阵列作为无线电空间加密装置,同时部分放弃其经典函数作为一个定向天线。