كنترل خطا و بهبود امنيت لايه فيزيكي شبكه‌هاي مخابراتي بي‌سيم با تأكيد بر روش‌هاي مشبكه

دكتري

شبكه‌هاي مخابرات بي‌سيم علي‌رغم مزاياي مهمي نظير پيكربندي، انعطاف‌پذيري و قابليت تحرك، داراي آسيب‌پذيري ذاتي در برابر دو چالش اساسي يعني تداخلات هم‌باند و شنودگرهاي غيرمجاز هستند. تداخلات هم‌باند منتج به تنزل عملكرد كنترل خطا و شنودگرها نيز باعث از دست رفتن محرمانگي پيام‌ها در شبكه‌هاي مخابرات بي‌سيم خواهند شد. راهكارهايي موثر از چند دهه قبل تا به امروز براي مقابله با اين دو چالش مطرح و مورد استفاده قرار گرفته است. جهت كنترل خطا مي‌توان به راهكارهايي نظير كاهش سطح موثر تداخل و استفاده از كدگذاري كانال اشاره كرد. از طرف ديگر بهبود امنيت لايه فيزيكي نيز با راهكارهاي گوناگوني از جمله جمينگ همكارانه يا نويز مصنوعي قابل تحقق است. استفاده از دنباله‌هاي محرمانه از پيش‌توزيع شده به عنوان يكي از راهكارهاي موثر جهت كاهش سطح تداخل در روش‌هاي طيف گسترده و از طرف ديگر جهت ايجاد سيگنال جمينگ همكارانه يا نويز مصنوعي جهت بهبود امنيت لايه فيزيكي كاربرد دارد. مشخصاً هر يك از اين راهكارها با وجود تأثير به‌سزا، هزينه‌هايي با خود به همراه دارد كه مي‌تواند منجر به كاهش كارايي سيستم مخابراتي گردد. به‌عنوان مثال، استفاده از روش‌هاي طيف گسترده يا كدگذاري كانال تا حد زيادي به بهبود كنترل خطا كمك خواهد كرد، اما باعث كاهش كارايي طيفي سيستم خواهد شد. از طرف ديگر استفاده از روش‌هاي مبتني بر جمينگ همكارانه يا نويز مصنوعي نيز نيازمند اختصاص بخشي از توان فرستنده به ايجاد و ارسال سيگنالي است كه هيچگونه اطلاعاتي با خود به همراه ندارد و مي‌تواند به كاهش نرخ ارسال داده، مخصوصا در شرايطي كه نسبت سيگنال به نويز داراي سطح پاييني است، منتج گردد. در اين رساله راهكارهايي مبتني بر استفاده از دنباله و رازهاي از پيش‌توزيع شده جهت كنترل خطا و بهبود امنيت لايه فيزيكي مطرح خواهد شد. با توجه به اينكه مشبكه (لتيس)‌ قابليت‌هاي مناسبي را جهت بيان ويژگي‌هاي كدهاي بلوكي-خطي در فضاي اقليدسي و همچنين امكان ايجاد كدگذاري كانال ساختاريافته از نقطه‌نظر نظريه اطلاعات ايجاد مي‌كند، تاكيد اصلي اين رساله بر استفاده از مشبكه است. روش‌هايي جهت كنترل خطا در سيستم‌هاي طيف گسترده دنباله مستقيم همراه با كدگذاري كانال مشبكه معرفي و با روش‌هاي مشابه قياس مي‌گردد. از طرفي با تكيه بر تعاريف اساسي امنيت لايه فيزيكي از نقطه‌نظر نظريه اطلاعات، چندين راهكار در سيستم‌هاي تك آنتني و چند آنتني براي بهبود امنيت لايه فيزيكي مطرح مي‌گردد كه تحت شرايطي خاص، مزايايي نسبت به روش‌هاي مشابه جمينگ همكارانه و يا نويز مصنوعي خواهد داشت. نتايج اين رساله بر پايه تحليل رياضي و شبيه‌سازي كامپيوتري بيان مي‌گردد.

196503

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي برق- مخابرات سيستم

جناب آقاي دكتر ابوالفضل فلاحتي