无线通信物理层安全技术探究

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【摘要】近年来无线通信技术在我国的多个领域中得到了广泛的应用，人们对于其安全性问题的重视程度也得到了进一步的加深。通过物理层安全技术的应用，还能够促使无线通信技术的应用安全性以及可靠性得到进一步的提升，对于无线通信行业的进一步发展也有着一定的积极意义，本文主要就无线通信物理层安全技术进行了研究。

【关键词】无线通信；物理层安全技术；展望

近年来无线通信技术得到了迅速的发展，对于人们的生活也带来了非常大的便利性，但是在无线通信技术的信息传播过程中还会被第三方截获以及窃听，并且容易出现信息泄密等诸多问题。目前多是通过物理层技术来进行无线通讯系统的安全防护工作，一旦物理层出现了问题，还会直接威胁到无线通信的安全性，需要将物理层安全技术作为一项研究重点，借此来提升我国无线通信网络的应用安全性跟可靠性。

1无线通信物理层安全技术简析

1.1人工噪音技术

人工噪音技术作为物理层安全技术的一种类型，其能够让无线通信系统的运行安全性得到进一步的提升，对于信息窃听者能够产生非常大的干扰，让信息的接受者能够进行正常的无线通信。人工噪音技术主要是在信息发射端里添加适量的人工噪音，其在信息传输过程中虽然会消耗一定的发射效率，但是能够让窃听者接受到的信息跟合法接受者所接受到的信息存在有非常大的差异性，从而保障无线通信的传输安全性。在通过人工噪音技术来保障无线通信的传输安全时，可以在发射端上面在发送信息之中添加适量的人工噪音，其发射端的信号多是通过x=s+a的方式进行实现的，其中s表示的是需要进行发射的信息矢量，a代表的则是其中添加的人工噪音的矢量。在进行无线信息的传输过程中，通过人工噪音的接入能够对窃听端的信道质量起到良好的干扰信号，但是对于信息的合法接受者则不会产生噪音的干扰，从而保障了无线信息的传输安全性。但是要想实现人工噪音技术，还需要对窃听端的信道状态信息进行准确的获取，也导致该技术具备有一定的实现难度。

1.2波束成形技术

波束成形技术可以通过不同的天线，来用相同秩来对一个数据流进行传输工作，还能够通过预编码来实现多个数据流在不同天线之中的有效传输。为了保障无线通信物理层的安全性，要求在波束成型技术的应用过程中加大对信息窃听者以及信息接收者两者的信号质量差异，促使信息传输的最大保密速率得到进一步的提升。为了保障波束成型技术的实现，还需要保障信息的发射信号处于窃听者的零空间中，只有这样才能够保障信息传输的差异性，借此来获得良好的无线通信物理层安全保护效果。但是在具体的应用过程中，对于窃听者的信道状态还无法进行准确有效的定位，也就导致了该技术的应用效果受到了比较大的局限性。

1.3协作干扰技术

在无线通讯过程中大部分通讯有着非常大的距离跨距，这也就给予无线通信的发射功率造成了一定的限制，并容易出现信息接受者无法获取到准确信息的问题。通过协作通信技术的应用，可以先将信息发射者所需要传递的信息传输到信息中继站上面，通过信息中继站的处理之后再将该信息传输给信息接受者，借此来保障无线信息的传输质量。但是在中继站使用过程中不仅仅有着一定的信息传递作用，还存在有比较大的信息干扰作用。在信息中继站中通过协作干扰技术的应用，还能够有效保障信息的传播安全性。在信息中继站的运行过程中，常见的干扰信号主要有高斯白噪音、其它信源的发送信号以及合法接收端已知信号等等，高斯白噪音能够产生干扰信号，但是这些干扰信号不仅仅会对窃听段的信号造成干扰，也会对合法接受者的信息造成一定程度的干扰，也就导致了通信系统的安全性没有得到有效的提升。其它信源所产生的发送信号能够节省很大一部分的发射功率，但是其运行过程非常复杂，并且具备有非常高的技术难度，在安全性跟稳定性上面还存在有诸多的不足之处，也就难以满足协作干扰技术的实际需求。其中合法接收端的已知信号，还能够在不影响到主信道信号质量的基础上，进行干扰信号的有效消除，其虽然运行过程比较复杂，但是能够有效保障信息的传输质量以及传输安全性，因此在现阶段的无线通信安全技术中，还需要加强对该技术的研究力度，以促进我国的无线通信行业得到更进一步的发展。

1.4差异化信道估计技术

在无线通信过程中通过差异化信道估计技术的应用，还能够对窃听段的信道状态信息进行有效的限制，以避免通信信息被窃取的问题。在应用了该抗干扰技术之后，能够使得窃听段中所接收到的信息噪音得到大幅度的增加，并使得信息的破译难度得到一定程度的提升。在通过差异化信号估计技术来保障无线通信物理层的安全时，具体操作流程时在训练信号中插入适量的人工噪音，在此基础上对窃听段信道状态信息的估计性能进行有效的限制。但是在该技术的应用过程中，还要求人工噪音能够处于信息的发射人员跟接受者两者之间存在的零空间之中，这样才能够获得良好的无线信息安全防护效果。目前的差异化信道估计技术主要有以下两种应用方案：①反馈与再训练方案。在该方案中能够对合法接收机的信号性能进行优化处理，在此过程中还能够对一些非法的窃听信道进行限制。通过在训练数据中插入适量人工噪音的模式，对于合法接收机所受到的信息干扰也能够起到良好的抑制效果，因为在电视广播系统中也得到了较为广泛的应用。②双向训练方案。在该方案实施之前还需要信道具备有互易性的特点，在此基础上进行反向训练信道信息的有效获取，在此基础上来保障无线信号的传输安全性。

2无线通信物理层安全技术的发展趋势

随着我国无线通信技术的不断发展，其在物理层保密的理论知识还需要得到不断的改建。因此说如何将物理层安全技术跟传统的安全防护技术进行有机的结合，并使得不同安全防护技术的应用优势进行充分的发挥，也就成为了无线通信行业所需要迫切解决的一个问题。通过加强跨层协同信息传送技术的研究力度，还能够在传统的通信方法中进行物理层安全技术的有效融入，对于目前无线通信安全技术中存在的一些问题也能够进行有效的解决，对于我国无线通信行业的进一步发展也有着非常重要的意义。目前我国的物理层安全技术还处于讨论研究阶段，在无线通信领域中也没有得到广泛的应用，但是随着该技术理论基础的不断完善，使得其学术性报告数量也得到了大幅度的提升，在今后的研究过程中，也就需要相关的研究人员能够加强对该方面的研究力度，并使得无线通信物理层安全技术的适用性得到进一步的提升，促使其最终成为无线通信领域中不可或缺的一种安全保障技术。

3结束语

近年来我国的无线通信技术得到了迅速的发展，在人们的日常生活跟工作中也得到了非常广泛的应用。但是在无线通信技术中还容易出现窃听等安全事故，对于通信信息的安全性也会造成非常大的影响。通过物理层安全保护技术的应用可以对无线通信起到良好的保护效果，目前物理层安全保护技术的研究还处于起步阶段，距离推广还有着一定的距离，也就要求相关技术人员能够加强对该方面的研究力度，以促进我国的无线通信行业得到更进一步的发展。

参考文献

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作者：杨少川 单位：郑州航空工业管理学院