基于OFDM系统的物理层加密方法研究

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OFDM技术作为4G与5G的重要技术,其数据安全传输具有一定的实际意义。针对OFDM系统存在的安全隐患,本文提出了两种复合离散混沌系统,分别为Logistic-Sine(LS)系统和Sine-Logistic-Tent(SLT)系统,并且基于LS系统与SLT系统提出了两种加密方案。一种是基于异或运算与神经网络的加密方案,另一种是基于DNA编码技术的加密方案。两种加密方案对OFDM系统流程的不同步骤进行加密。结合异或运算与神经网络的加密方案分别对输入的二进制比特流进行异或运算、QAM星座图以及串并变换加入导频后的数据进行置乱加密。基于DNA编码技术的加密方案只对输入的二进制比特流进行加密,其中包含DNA编码、运算以及解码操作。两种加密方案中随机过程均采用混沌系统实现。通过实验表明,LS系统在[0,4]区间表现出混沌特性,SLT系统在(1.05,4]区间上表现出混沌特性。通过Lyapunov指数、Lyapunov指数谱证明了LS系统与SLT系统具有混沌特性。对LS系统与SLT系统产生的混沌序列进行NIST测试,在15项测试中,每一项测试的P-value值均大于0.01,表明混沌序列具有高度随机性。通过对两种加密方案的信噪比与误码率关系进行分析,当信噪比达到13时,误码率小于10-6。两种加密方案的密钥空间均达到了3?1010 8,均可以抵御暴利攻击,具有良好的加密效果。该论文有图28幅,表12个,参考文献71篇。
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