摘要
自20世纪60年代以来，移动通信网络经历了第一代到第五代的发展，人们对高速通信的需求越来越高，各种无线通信技术层出不穷。可见光通信利用无需授权的可见光频段进行通信，为扩展通信频谱提供了新思路。可见光通信链路具有广播特性，系统时刻有可能受到非法用户的窃听，通信安全问题不可忽视。物理层安全借助无线信道的随机性或外加人工干扰，来削弱未经授权的窃听者正确接收、检测信息的能力，为上层安全传输提供基础保证。与射频通信不同，可见光通信依托强度调制、直接检测，限制输入信号为实数正信号，所以在受平均功率约束的同时，还需要受峰值功率约束。本文研究了基于人工噪声和OFDM的可见光通信物理层安全技术。 本文介绍了可见光通信的优势和潜在应用场景，从系统结构框架、噪声因素、调制方案等多个角度概述了可见光通信系统的基础理论背景，详细介绍了物理层安全基础:经典维纳窃听模型和保密容量。 本文推导了基于人工噪声的可见光安全通信系统的保密容量下限，该系统中包含一个信息发送节点、一个合法接收节点和多个窃听节点，本文利用信息论等通信理论基础推导了系统的保密容量下限。对于输入信号设置了三种分布:截断广义高斯分布、均匀分布和指数分布，分别计算了在平均功率受限、峰值功率受限、均值受限三种情况下，可以取到最大;脑功率。本文仿真了在输入信号平均功率固定和均值固定两种情况下三种分布的性能。同时本文研究了有用信号占比对系统安全性能的影响，通过仿真结果发现，有用信号功率占比为总功率的一半时，系统的平均保密速率达到最大值。 本文提出了一种基于新型光正交频分复用的可见光通信物理层安全技术，该技术将传统正交频分复用技术、离散哈特莱变换、空间调制技术和混沌序列生成有机结合在一起。混沌序列的生成基于主信道的信道矩阵，具有可行性。通过仿真结果发现，引入混沌序列的物理层安全技术能够提高窃听节点的误码率，有效提高系统的安全性能，同时系统的复杂度降低，设计灵活性提升。
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