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随着通信技术的发展,无线移动通信由于其灵活、方便等优点给人们带来了巨大的便利。但由于无线通信的广播特性,使其与有线通信相比更容易受到恶意第三方的攻击。传统的通信安全技术是基于现代密码学原理,利用复杂的数学计算,使用流密码、分组密码等进行加密。随着计算技术的不断发展,这种安全机制缺少实际的证明,无线物理层通信安全成为了研究的重点。无线物理层安全策略主要包括基于信道特征值的提取算法和基于信道调制的改进算法。利用信道特征的算法优势是提取信道中具有互异性和空时唯一性的特征值生成密钥,这种方式不需要分发密钥,直接利用信道的随机性,使安全得到保障;而改进信道调制的算法的优势是基于信息论原理,通过提高主信道的信道增益,削弱窃听信道来提高无线物理层保密容量,可以保障传输安全。随着多天线多路径技术的发展,基于信道调制技术的物理层安全具有更多的研究空间,将信道调制交给软件处理,将载波调制交给硬件处理的软件无线电思想能够更好的为物理层安全研究提供服务,所以本文的主要研究有:(1)本文提供了一种无线物理层安全研究思路,无线物理层安全具有两个方面的研究:信道特征方面和信号调制方面。信道调制技术以信息论为基础,主要通过提高合法信道的信噪比,降低窃听信道的信噪比的方法,使信道上安全传输速率可以接近信道中的保密容量。本文分析了目前使用最广泛的正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)调制技术,并展望5G新一代调制技术,确定了多载波调制技术的研究目标。(2)软件无线电平台利用软件进行信号调制,利用硬件进行载波调制的思想,非常方便信号调制技术和硬件实现的研究,本文学习并介绍了GNU Radio和USRP软件无线电平台,利用该平台分别实现了无线物理层安全的两个方面:OFDM调制技术的接收和发送、信道特征值的提取和密钥协商。(3)使用软件无线电平台实现了基于OFDM多载波信道中的密钥生成算法,对实验进行比对分析结果得出了OFDM具有较高峰值功率平均比,以及相邻载频相互干扰影响密钥生成的结论,为了能够充分利用多载波调制技术中时域和频域上的信道特征,提高密钥的生成率,提出了一种基于自随机性跳频的密钥生成算法,并通过无线电平台实验对该算法的密钥生成率和随机性进行测试。