低截获跳频盲汇聚通信技术研究

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为适应无线通信需求的快速增长和提升无线通信的抗干扰能力,分布式控制下的无线网络需要灵活地利用多个互不相交的通信频段或者信道来提升其通信传输性能和躲避可能出现的恶意干扰。为此,相邻网络节点需要通过跳频的方式寻找并同时切换到一个彼此皆可用的信道上,以实现盲汇聚和交互控制信息,从而为邻居发现、路由发现和数据传输等基本网络通信功能提供高效而可靠的支撑。另一方面,在盲汇聚过程中,恶意干扰方可以通过监听、分析和截获特定网络节点的跳频序列,并针对性地施放跟踪式干扰,从而达到有效阻塞无线网络控制信息交互的目的。针对上述问题,本论文提出了两种具备抗截获能力的时钟异步盲汇聚跳频序列生成方法。其中,第一种方法适用于无线网络发送和接收节点角色相对固定或者变化不频繁的非对称应用场景,既有效避免干扰方通过监听无线网络控制信息交互的历史信息来分析出特定网络节点的跳频序列,又能获得优于现有非对称异步盲汇聚跳频序列的最大和平均汇聚时间间隔等性能参数的理论值,从而提升时钟异步无线网络控制信息交互的性能。而第二种方法则基于组合数学中松弛循环差集理论,适用于无线网络节点收发角色频繁变化的对称应用场景,既能在理论上有效削弱干扰方截获分析出特定网络节点跳频序列的能力,又能获得优于现有对称异步盲汇聚跳频序列的最大汇聚时间间隔、平均汇聚时间间隔和最大条件汇聚时间间隔等汇聚性能参数的理论值。此外,基于恶意干扰方可能采用的固定、随机和自适应等三种干扰方式,本论文还对所提的两种盲汇聚跳频序列进行了性能和仿真分析,验证了这两种跳频序列的抗截获分析能力以及优于现有时钟异步非对称和对称盲汇聚跳频序列的盲汇聚和抗截获性能参数的实际值。综上所述,本论文研究成果解决了现有大多数基于跳频盲汇聚方式的无线网络控制信息交互机制无法有效对抗干扰方对每个网络节点所执行的跳频序列进行恶意截获和分析,进而实现准确窃听和提高自适应干扰准确性的缺陷,提高了无线网络跳频盲汇聚控制信息交互机制的抗截获分析能力。
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