【摘 要】
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空间调制（Spatial Modulation,SM）技术运用在物理层安全中,可以减少窃听端有用信息量的截取,增大窃听端的解码难度,是物理层安全中的一个重要研究方向。但目前安全SM系统中,存在空域信息映射对发射端或接收端的天线数有限制,以及根据映射规则选择的发射天线对应的信道条件不一定有利于合法接收等问题。最近,新兴的智能反射表面（Intellig4ent Reflecting Surface,I
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空间调制（Spatial Modulation,SM）技术运用在物理层安全中,可以减少窃听端有用信息量的截取,增大窃听端的解码难度,是物理层安全中的一个重要研究方向。但目前安全SM系统中,存在空域信息映射对发射端或接收端的天线数有限制,以及根据映射规则选择的发射天线对应的信道条件不一定有利于合法接收等问题。最近,新兴的智能反射表面（Intellig4ent Reflecting Surface,IRS）可以智能地改变传输环境,并且具有低成本低功耗等优势,运用在物理层安全中可以进一步提高系统安全性。因此提出将SM技术与IRS相结合,以解决传统安全SM系统中的问题。文中研究了基于IRS辅助SM的物理层安全传输系统的性能。主要研究内容如下:1.针对传统安全SM系统中存在合法信道增益可能低于窃听信道增益的问题,结合IRS可以改善信道增益、改变信号传播路径等特点,提出了一种通过IRS实现SM中空域部分信息映射的物理层安全传输方案。首先,发射端将一部分信息经过幅相调制（Amplitude and Phase Modulation,APM）后发射到IRS上,同时发射端的另一部分信息通过空间调制器发送指令到IRS的控制端,然后IRS根据指令激活对应的反射元件,通过这些激活的元件将信号反射到合法接收端,从而加载上空域部分信息,最后,接收端检测出对应的APM符号和IRS元件索引号,根据映射规则解码出正确的信息比特。仿真实验结果表明,提出方案可以实现物理层安全传输的要求,并能降低系统的误比特率,提高保密容量。2.针对引入IRS辅助增加了级联信道的复杂度不利于接收端检测空域部分信息的问题,提出了一种基于IRS的多波束索引辅助物理层安全传输方案,并与广义空间调制（Generalized Spatial Modulation,GSM）和广义空移键控（Generalized Space Shift Keying,GSSK）技术结合应用。该方案运用IRS具有同时反射多个波束的特点,将IRS的单个波束分流成多个子波束,以减少每个子波束携带的元件索引号信息。并且由于接收端需要同时接收到多个IRS波束才能正确解映射出空域部分信息,这进一步增大了窃听端获取完整信息的难度。仿真结果表明,提出的方法应用在GSM和GSSK系统中均能实现物理层安全传输,并提高系统的可靠性。
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