【摘要】：近年來,無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展加重了無線通信系統(tǒng)設(shè)計中三個棘手的問題:干擾、安全以及能源消耗。干擾對齊、物理層安全以及無線信號與能量同時傳輸技術(shù)(Simultaneous Wireless Information and Power Transfer,SWIPT)分別在干擾管理、保密通信以及綠色通信方面都已經(jīng)有了許多優(yōu)秀的研究成果。如何將干擾對齊技術(shù)、物理層安全技術(shù)以及SWIPT技術(shù)進行聯(lián)合設(shè)計研究,來提升系統(tǒng)性能具有重要意義。本文針對干擾對齊網(wǎng)絡(luò)中的安全問題和能源消耗問題,分別運用物理層安全技術(shù)中的人工噪聲輔助技術(shù)以及SWIPT技術(shù)實現(xiàn)保密綠色通信。首先,詳細(xì)地闡述了典型干擾對齊網(wǎng)絡(luò)模型的實現(xiàn)原理。然后,介紹了物理層安全和SWIPT中的關(guān)鍵技術(shù)。在此基礎(chǔ)上討論了在干擾對齊網(wǎng)絡(luò)中引入人工噪聲輔助技術(shù)以及SWIPT技術(shù)的必要性,并分別分析了兩者在干擾對齊網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。為了提升干擾對齊網(wǎng)絡(luò)的保密性能和能量采集效率,提出了一種在干擾對齊網(wǎng)絡(luò)中利用全雙工接收端發(fā)送人工噪聲實現(xiàn)綠色保密通信的方案,并建立了網(wǎng)絡(luò)模型。在該干擾對齊網(wǎng)絡(luò)模型中,利用全雙工接收端發(fā)送的人工噪聲實現(xiàn)保密通信,同時利用SWIPT采集干擾信號和人工噪聲的能量實現(xiàn)綠色通信。在此基礎(chǔ)上,給出了基于網(wǎng)絡(luò)模型的分布式干擾對齊算法以及SWIPT優(yōu)化算法,并對網(wǎng)絡(luò)模型的保密性能和能量采集效率與傳統(tǒng)方案進行了對比。仿真結(jié)果表明,本文提出的方案能夠達到傳統(tǒng)干擾對齊網(wǎng)絡(luò)的用戶傳輸速率,同時系統(tǒng)的防竊聽性能優(yōu)于利用發(fā)送端發(fā)送人工噪聲的方案,并且人工噪聲的加入提高了系統(tǒng)的能量采集效率。為了進一步提升干擾對齊網(wǎng)絡(luò)的性能,分析了中繼協(xié)作技術(shù)對干擾對齊網(wǎng)絡(luò)及其性能的影響,研究了中繼干擾對齊網(wǎng)絡(luò)中利用全雙工接收端發(fā)送人工噪聲實現(xiàn)綠色保密通信的方案。所提方案以中繼干擾對齊網(wǎng)絡(luò)為研究對象,利用全雙工接收端發(fā)送的人工噪聲實現(xiàn)保密通信,同時利用SWIPT采集干擾信號和人工噪聲實現(xiàn)綠色通信。相應(yīng)地,推導(dǎo)了該網(wǎng)絡(luò)模型的分布式干擾對齊算法,對比了網(wǎng)絡(luò)模型加入中繼節(jié)點前后的用戶的傳輸速率、竊聽用戶的竊聽速率以及用戶的能量采集效率。仿真結(jié)果表明,系統(tǒng)加入了中繼節(jié)點后,在保證了原有的保密性能的同時,用戶傳輸速率和能量采集效率得到了明顯的提升。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN918
【圖文】：

目的端將兩個階段接收到的兩個信號進行合并。合并算法有最大比合并、選擇合并、等增益合并算法等。圖5.1 單中繼協(xié)作通信信道模型Fig 5.1 Single relay cooperative communication channel model圖 5.2 為多中繼協(xié)作通信信道模型，包含了多個中繼節(jié)點，假設(shè)系統(tǒng)中共有 K 個中繼。該模型中，發(fā)送節(jié)點與目的節(jié)點之間的通信過程仍然可分為廣播傳輸和多址接收兩個階段進行。第一階段源節(jié)點廣播其需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，目的節(jié)點和所有的中繼節(jié)點都接收該數(shù)據(jù)，目的節(jié)點可能因為干擾，噪聲、傳輸距離過遠等原因?qū)е聼o法接收到發(fā)送端發(fā)送的信號。而系統(tǒng)中有較多中繼時，選擇部分中繼來參與協(xié)作，系統(tǒng)的性能可能更好，可以按照一定的中繼選擇機制

的分集增益，使得整個系統(tǒng)的性能得以提高。在多中繼的協(xié)作通信模型中，中繼選擇算法不同，最終選擇的中繼也可能不同，系統(tǒng)最終能得到的分集增益也不同。圖5.2 多中繼協(xié)作通信信道模型Fig 5.2 Multi-relay cooperative communication channel model5.2.2 中繼干擾對齊網(wǎng)絡(luò)…發(fā)送端1……………。。。。。。…有用信號干擾信號發(fā)送端 K發(fā)送端 2接收端 1接收端 2接收端 K中繼節(jié)點圖 5.3 中繼協(xié)作的多用戶 MIMO 干擾對齊網(wǎng)絡(luò)模型Fig 5.3 Multiuser MIMO IA-based network model with relay cooperation考慮中繼協(xié)作時的干擾對齊網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)模型如圖 5.3 所示，相較于傳統(tǒng)的多用戶

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本文編號：2716085