Physical layer security schemes for wireless communication systems
Kablosuz haberleşme sistemleri için fiziksel katman güvenliği şemaları
- Tez No: 434229
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Medipol Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 62
Özet
Radyo dalgalarının havada yayılımından dolayı, kablosuz haberleşmede güvenlik her zaman temel bir sorun olmuştur. Üst katmanlarda uygulanan alışagelmiş kripto yöntemlerinden farklı olarak fiziksel katman güvenliği, kablosuz haberleşme kanallarının rastgele yayılım karakteristiklerinden yararlanmayı amaçlamaktadır. Bu çalışmada, zengin çoklu yol ortamları düşünülerek, gizli dinleyicilerin performanslarını düşürmek amacıyla, OFDM sistemlerindeki taşıyıcı frekans kaymasından kaynaklanan taşıyıcılar arası girişimi kullanan bir teknik sunulmuştur. Bu teknik, zaman bölmeli dubleks sistemlerde sadece meşru kullanıcı için, taşıyıcı kayması etkisini önceden dengeleyen kontrol edilebilir bir girişimin tanıtılmasına dayanmaktadır. Kanal durum bilgisi (CSI) sızma probleminden kaynaklanan güvenlik durumları temel alındığında, frekans bölmeli dubleks yöntemler daha zorlayıcı senaryolardır. CSI geri bildirimini kullanan alışagelmiş şemaları kullanan bir teknik de sunulmuştur. İşaret uzayı çeşitliliği (SSD) kullanılarak frekans seçici sönümlemeli kanallarda OFDM sistemlerinin güvenliği arttırılmıştır. Meşru kullanıcının kanal cevabında SSD için kullanılan serpiştirme örüntüsü uyarlanarak, gizli dinleyicilere kıyasla meşru kullanıcı için daha fazla çeşitlilik kazanılmıştır. Serpiştirme örüntüsünün akıllıca uyarlanmasıyla hesaplama karmaşıklığı ve gizli kullanıcıya ulaştırılan çeşitlilik kazancı bu sayede azaltılmıştır. Yansıtıcıların az ve açık görüş hattının baskın olduğu açık bir çevredeki haberleşme için, çoklu antenlerin kullanıldığı tamamlayıcı bir şema tanıtılmıştır. Koordineli çoklu nokta sistemlerinde yönlü modülasyon olarak adlandırılan bu yöntem, meşru kullanıcılar için konum tabanlı güvenli iletişim sağlamaktadır. Ayrıca, yeni önerilen bir ölçev olan temiz bölge, performans karakteristikleri açısından incelenmiştir. Performans açısından anten sayısının ve modülasyon derecesinin etkileri incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Security in wireless communications has always been a major concern due to the broadcast nature of the radio waves. Apart from the conventional cryptologic methods that are performed in the upper layers, physical-layer security is emerging as a promising paradigm that aims to take advantage of the random propagation characteristics of wireless channels. For the rich multipath environment, we propose a technique that exploits the inter-carrier interference, caused by a carrier frequency offset in OFDM systems, to degrade the performance of eavesdroppers. The proposed technique is based on introducing a controlled interference to pre-compensate the effect of the carrier offset only for the legitimate user in time division duplex systems. Frequency division duplex is a more challenging scenario in terms of security aspects due to the channel state information (CSI) leakage problem. We propose another technique that uses the conventional scheme of performing CSI feedback. We enhance the security of OFDM systems in frequency selective fading channels by using signal space diversity (SSD). By adapting the interleaving pattern used in SSD to the channel response of the legitimate user, more diversity gain is provided to the legitimate user compared to an eavesdropper. The smart adaptation of the interleaving pattern reduces both: the computational complexity and the diversity gain delivered to an eavesdropper compared to the conventional SSD system. For open environment, where scatterers are limited or line-of-sight dominates the communication, we introduce a complementary scheme that uses a multiple antenna technique called directional modulation in a coordinated multi-point system to provide location-specific secure transmission to legitimate users. We characterize the performance achievable using a newly defined metric called clear region. Finally we investigate the effect of the number of antennas and modulation order on the performance.
Benzer Tezler
- Next generation physical layer security framework for wireless communications
Kablosuz iletişim için yeni nesil fiziksel katman güvenlik çerçevesi
ÖZGE CEPHELİ
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT
- Multiple antenna based physical layer security wireless systems
Kablosuz sistemlerde çoklu anten tabanlı fiziksel katman güvenliği
ÖZGECAN ÖZDOĞAN ŞENOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. BERNA ÖZBEK
- Waveform design for 5G and beyond wireless communication networks
5G ve ötesi kablosuz haberleşme ağları için dalga formu tasarı
SALAH EDDINE ZEGRAR
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Medipol ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- Coordinated multi-point systems for future wireless communication networks
Gelecek nesil kablosuz haberleşme ağlarında koordineli çok noktalı sistemler
MUHAMMAD SOHAIB JAMAL SOLAIJA
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Medipol ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN
- Algorithms for interference immunity and efficient radio resource utilization in wireless communications systems
Kablosuz iletişim sistemlerinde girişim direnci ve verimli radyo kaynağı kullanımı için algoritmalar
ARMED TUSHA
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Medipol ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği ve Siber Sistemler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ARSLAN