本书论述基于物理层安全的无线网络信息安全解决方案及其相关技术，包含了物理层安全理论、发展现状和建模方案等，重点介绍物理层安全容量和物理层密钥提取方面的技术。本书共5章。第1章概述了无线网络、未来无线网络面临的信息安全挑战、物理层安全技术、现代无线网络物理层关键技术；第2章介绍了无线网络的协作通信技术；第3章介绍了物理层安全技术；第4章介绍了基于无线信道幅度相位联合特征参数的密钥生成方法；第5章介绍了物理层信息安全技术未来的发展。本书针对无线网络物理层安全技术与应用开展了较深入的研究，内容丰富，有助于研究者和工程技术人员在从事无线网络物理层安全和信息安全技术方面的研究和应用时借鉴和参考。
黄双林，男，湖北民族大学副教授，从事无线通信网络和信息安全技术方面的研究，指导学生参加电子设计竞赛、数学建模竞赛、全国大学生智能车竞赛和全国大学生信息安全竞赛等。指导学生获得国家级和省部级竞赛奖励20多项，指导学生获优秀毕业论文10多篇。
第1章 概论 1
1.1 无线网络概述 1
1.2 未来无线网络面临的信息安全挑战 2
1.3 物理层安全技术概述 3
1.4 现代无线网络物理层关键技术 4
1.4.1 基于保密容量的物理层传输方案研究 4
1.4.2 物理层密钥提取方案的研究 11
第2章 无线网络的协作通信技术 17
2.1 概论 17
2.1.1 无线通信发展历程 18
2.1.2 无线通信面临的挑战 21
2.1.3 协作中继技术概述 24
2.1.4 协作中继技术的应用 25
2.1.5 协作中继的研究内容 29
2.2 时分协作中继信道 34
2.2.1 引言 34
2.2.2 系统模型 35
2.2.3 中继策略及其容量限 36
2.2.4 小结 45
2.3 无线网络理性节点非合作博弈建模 46
2.3.1 引言 46
2.3.2 系统模型和问题描述 48
2.3.3 博弈策略分析 52
2.3.4 仿真分析 60
2.3.5 小结 66
2.4 异构网络理性节点合作博弈建模 67
2.4.1 引言 67
2.4.2 系统模型 71
2.4.3 效用函数和问题描述 75
2.4.4 联合的资源分配算法 77
2.4.5 仿真分析 88
2.4.6 小结 97
第3章 物理层安全技术 98
3.1 概述 98
3.2 研究内容 99
3.2.1 主要研究内容 99
3.2.2 研究方法 101
3.2.3 一般性建模思路 101
3.3 基于协作干扰的物理层安全技术 105
3.3.1 引言 105
3.3.2 系统模型和协作方案 108
3.3.3 问题描述 112
3.3.4 传输功率最小化分析 113
3.3.5 保密速率最大化分析 119
3.3.6 仿真分析 124
3.3.7 小结 132
3.4 基于纳什讨价还价博弈的OFDM无线网络
物理层安全技术 133
3.4.1 引言 133
3.4.2 基于OFDM系统两用户协同物理层安全模型 135
3.4.3 效用函数和问题建模 138
3.4.4 子载波分配算法 140
3.4.5 仿真分析 145
3.5 基于虚拟波束成型协作干扰技术的物理层安全技术 152
3.5.1 引言 153
3.5.2 系统模型 157
3.5.3 问题描述 159
3.5.4 功率分配和价格选择策略 161
3.5.5 仿真分析 166
3.5.6 小结 173
3.6 基于解码转发协议的无线网络物理层安全技术 173
3.6.1 引言 174
3.6.2 系统模型 178
3.6.3 问题描述和博弈建模 182
3.6.4 中继功率分配与价格选择策略 185
3.6.5 仿真分析 191
3.6.6 小结 196
第4章 基于无线信道幅度相位联合特征参数的
密钥生成方法 198
4.1 引言 198
4.2 研究方案 201
4.2.1 研究方法 201
4.2.2 无线信道随机性分析 201
4.3 一般密钥提取过程 210
4.3.1 基于密钥的加密通信 210
4.3.2 密钥随机参数生成密钥的过程 211
4.4 基于无线信道幅度特征的等概率密钥生成方法 213
4.4.1 引言 213
4.4.2 系统模型 215
4.4.3 密钥生成策略 217
4.4.4 仿真分析 220
4.4.5 小结 222
4.5 基于无线信道幅度相位联合特征的密钥生成方法 223
4.5.1 引言 223
4.5.2 系统模型 225
4.5.3 无线信道幅度相位联合特征提取 227
4.5.4 密钥生成方案的性能分析 232
4.5.5 仿真分析 235
4.5.6 小结 240
4.6 密钥提取动态性能测试 240
4.6.1 仿真测试 240
4.6.2 测试结论 244
第5章 物理层安全技术未来的发展 245
5.1 面临的挑战和机遇 245
5.2 物理层安全技术面临的主要问题 247
5.2.1 物理层安全容量 247
5.2.2 物理层密钥提取 248
5.3 物理层安全技术路在何方 249
参考文献 253
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