面向5G及其演進的物理層安全可信通信

鄧仲群，周翔雲

面向5G及其演進的物理層安全可信通信

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商品描述

本書從基礎理論、模型和技術等方面系統介紹了無線物理層安全技術在5G及其演進系統中的研究進展。全書共分五個部分20章， 部分（第1章至第3章）全面概述了物理層安全的基礎知識，第二部分（第4章至第8章）主要討論了集中式和分布式MIMO（中繼）系統的物理層安全，第三部分（第9章至12章）重點介紹了無線供能通信系統、D2D蜂窩通信系統、認知無線電網絡、毫米波蜂窩網絡等新興5G場景中物理層安全技術，第四部分（ 3章至16章）總結了利用不同調制技術實現物理層安全的方法，第五部分（ 7章至20章）是本書特色，從密鑰生成和安全編碼兩個角度介紹了物理層安全技術工程實現中需要考慮的一些實際問題。

作者簡介

楊煒偉，解放軍陸軍工程大學通信工程學院副教授、博導，江蘇省“333工程”青年學術技術帶頭人。長期從事移動通信、無線通信安全方向教學科研工作。主持和參與 自然科學基金、 863計劃、 科技重大專項、 科技重點研發計劃、軍隊裝備預研等科研項目10余項，涉及的領域有通信信號處理、MIMO、協同通信、幹擾抑制、物理層安全等。

目錄大綱

第 1 章 衰落信道下的物理層安全性能指標
1.1 引言
1.2 信息論安全
1.2.1 竊聽信道模型
1.2.2 經典的信息論安全
1.2.3 部分安全
1.3 衰落信道的經典安全指標
1.3.1 無線系統模型
1.3.2 遍歷安全容量
1.3.3 安全中斷概率
1.4 準靜態衰落信道中的新安全指標
1.4.1 安全中斷概率的局限
1.4.2 新安全指標：一種部分安全視角
1.5 新安全指標的應用示例：以固定速率竊聽編碼為例
1.5.1 系統模型
1.5.2 安全性能評估
1.5.3 對系統設計的影響
1.6 小結
參考文獻
第 2 章 信道不確定條件下的安全網絡
2.1 引言
2.2 信道不確定情況下的單用戶安全傳輸
2.2.1 系統模型
2.2.2 CSIT 受噪聲惡化情況下的竊聽信道
2.2.3 有限信道狀態信息反饋條件下的竊聽信道
2.3 信道不確定條件下的多用戶安全傳輸
2.3.1 系統模型
2.3.2 CSIT 受噪聲惡化情況下安全廣播通信
2.3.3 有限 CSI 反饋條件下的安全廣播
2.4 小結
參考文獻
第 3 章 基於物理層安全的保密與節能通信
3.1 引言
3.2 預備知識
3.2.1 物理層安全及安全評估
3.2.2 分數規劃理論
3.3 最大化安全能效的無線資源分配
3.3.1 MIMOME 系統模型
3.3.2 MIMOME 系統的無線資源分配
3.3.3 QoS 約束下安全能效最大化
3.3.4 MISOSE 系統中無線資源分配
3.4 數值仿真
3.5 小結
參考文獻
第 4 章 竊聽信道下天線選擇策略
4.1 引言
4.2 單個發射天線選擇
4.2.1 被選天線的索引
4.2.2 安全性能指標
4.2.3 單個發射天線選擇的安全性能
4.3 采用 Alamouti 編碼的發射天線選擇
4.3.1 兩個選定天線的索引
4.3.2 采用 Alamouti 編碼的傳輸
4.3.3 TAS - Alamouti 和 TAS - Alamouti - OPA 的安全性能
4.4 全雙工竊聽信道中天線選擇
4.4.1 發射和接收天線切換
4.4.2 采用天線切換的全雙工竊聽信道的安全性能
4.4.3 全雙工竊聽信道中天線選擇的其他問題
4.5 具有不完美反饋與相關性時的單個發射天線選擇
4.5.1 具有不完美反饋的單 TAS
4.5.2 存在天線相關性 / 信道相關性的單個 TAS
4.6 小結
參考文獻
第 5 章 大規模 MIMO 系統的物理層安全
5.1 大規模 MIMO 基本原理
5.1.1 時分雙工和上行導頻訓練
5.1.2 下行預編碼
5.1.3 多蜂窩部署和導頻汙染
5.2 物理層安全基本原理
5.3 研究動機
5.3.1 大規模 MIMO 安全嗎？
5.3.2 如何提高大規模 MIMO 的安全性
5.3.3 研究現狀
5.4 安全大規模 MIMO 系統模型
5.4.1 信道估計和導頻汙染
5.4.2 下行數據和人工噪聲傳輸
5.5 安全大規模 MIMO 系統的遍歷安全速率和安全中斷概率
5.5.1 可達遍歷安全速率
5.5.2 安全中斷概率分析
5.6 大規模 MIMO 系統中數據和 AN 的線性預編碼
5.6.1 安全大規模 MIMO 中線性數據預編碼器
5.6.2 安全大規模 MIMO 中人工噪聲預編碼器
5.6.3 線性數據與人工噪聲預編碼器的比較
5.6.4 最優功率分配
5.6.5 數值仿真
5.7 小結和未來展望
附錄 A.1
A.1.1 引理 5.1 的證明
A.1.2 定理 5.1 的證明
A.1.3 定理 5.2 的證明
A.1.4 命題 5.1 的證明
A.1.5 \(\kappa_{u}\)的推導
參考文獻
第 6 章 具有抗幹擾能力的大規模 MIMO 物理層安全
6.1 引言
6.1.1 大規模 MIMO
6.1.2 大規模 MIMO 系統的物理層安全
6.1.3 大規模 MIMO 系統中的幹擾攻擊
6.2 幹擾影響下的上行大規模 MIMO
6.2.1 訓練階段
6.2.2 數據傳輸階段
6.3 幹擾導頻汙染
6.4 可達速率
6.5 抗幹擾導頻重傳
6.5.1 估計\(\vert \boldsymbol{s}_{u}^{\mathrm{T}} \boldsymbol{s}_{u}^{*} \vert^2\)和\(\boldsymbol{s}_{u}^{\mathrm{T}} \boldsymbol{s}_{j}^{*}\)
6.5.2 隨機幹擾下的導頻重傳
6.5.3 確定性幹擾下的導頻重傳
6.5.4 仿真結果
6.6 小結
參考文獻
第 7 章 多用戶中繼網絡中的物理層安全
7.1 放大轉發中繼
7.1.1 中繼和用戶選擇
7.1.2 下界
7.1.3 漸近分析
7.1.4 仿真分析
7.2 譯碼轉發中繼
7.2.1 用戶和中繼選擇策略
7.2.2 閉式分析
7.2.3 漸近分析
7.2.4 仿真結果分析
附錄 A
A.1 定理 1 的證明
附錄 B
B.1 定理 2 的證明
附錄 C
C.1 定理 3 的證明
參考文獻
第 8 章 基於空間覆用系統中的可信無線通信
8.1 多用戶 MIMO 系統簡介
8.2 單個小區中的物理層安全

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