本文選題：物理層安全　切入點(diǎn)：協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)　出處：《華僑大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展,信息傳輸速率得到極大的提升,移動(dòng)端的使用場(chǎng)景也變得極其豐富。然而,信息傳輸?shù)陌踩砸惨蚓W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化而受到威脅,基于傳統(tǒng)密鑰體系的密碼學(xué)在一定程度上保障了信息安全性,但由于計(jì)算機(jī)軟硬件的迅猛發(fā)展,傳統(tǒng)密碼學(xué)也面臨著極大的挑戰(zhàn)。鑒于此,物理層安全研究受到學(xué)術(shù)界廣泛關(guān)注。與此同時(shí),眾多研究結(jié)果表明協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)具有提升系統(tǒng)容量和增大信號(hào)覆蓋等方面的優(yōu)勢(shì),但因其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,存在多節(jié)點(diǎn),且開放性強(qiáng)等特性,信息的安全傳輸容易受到威脅。物理層安全結(jié)合了無(wú)線信道的空間特性與時(shí)變特性,可以用于保障協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)的信息安全傳輸。本文進(jìn)行了基于瑞利信道下的認(rèn)知協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)安全研究、Nakagami信道下的認(rèn)知協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)安全研究和結(jié)合能量采集技術(shù)的協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)安全研究。對(duì)于前兩項(xiàng)研究,將協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)與頻譜共享技術(shù)相結(jié)合,中繼通過機(jī)會(huì)式中繼選擇策略進(jìn)行選擇,文中推導(dǎo)了系統(tǒng)的正安全容量概率與安全中斷概率的閉合表達(dá)式,并進(jìn)一步分析了安全中斷概率在兩種特殊情況下的漸近情況。第三項(xiàng)研究是將協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線能量采集技術(shù)相結(jié)合,提出了一種基于時(shí)間分配能量采集技術(shù)的安全傳輸協(xié)議,合理的使用全雙工技術(shù)與協(xié)作干擾技術(shù)來(lái)保障信息安全傳輸,文中不僅推導(dǎo)了系統(tǒng)的安全吞吐量指標(biāo),并且根據(jù)安全可靠性折衷思想,推導(dǎo)了中斷概率與竊聽概率的表達(dá)式。分析推導(dǎo)的結(jié)果通過MATLAB平臺(tái)進(jìn)行仿真驗(yàn)證。研究結(jié)果表明:針對(duì)協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)與頻譜共享技術(shù)相結(jié)合的研究可以看出,認(rèn)知協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)可以通過增大主用戶干擾容忍峰值和擴(kuò)大次級(jí)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模來(lái)提升安全性能;基于機(jī)會(huì)式中繼選擇的優(yōu)勢(shì),可以通過增大中繼個(gè)數(shù)來(lái)抵抗竊聽;并且,過時(shí)信道狀態(tài)信息對(duì)系統(tǒng)安全性能具有很不利的影響。在結(jié)合能量采集技術(shù)的協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)安全研究中可以發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)安全吞吐量隨時(shí)間分配因子的增大而先增后降,可以通過遍歷搜索的方法找出時(shí)間分配因子的最優(yōu)取值,進(jìn)而指導(dǎo)實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
[Abstract]:With the continuous development of mobile Internet, the rate of information transmission has been greatly improved, and the usage scenarios of mobile terminal have become extremely rich. However, the security of information transmission is also threatened by the complexity of network structure. Cryptography based on traditional key system ensures information security to some extent, but because of the rapid development of computer software and hardware, traditional cryptography is also facing great challenges. At the same time, many research results show that cooperative relay network has the advantages of improving system capacity and increasing signal coverage, but because of its complex network structure, there are many nodes. Because of its strong openness, the secure transmission of information is easy to be threatened. The physical layer security combines the spatial and time-varying characteristics of wireless channel. This paper studies the security of cognitive cooperative relay network based on Rayleigh channel and combines the energy acquisition technique with the security of cognitive cooperative relay network in Nakagami channel. For the first two studies, The cooperative relay network is combined with the spectrum sharing technology and the relay is selected by the opportunistic relay selection strategy. The closed expressions of the probability of positive security capacity and the probability of security interruption are derived in this paper. Furthermore, the asymptotic situation of security outage probability in two special cases is analyzed. The third study combines cooperative relay network with wireless energy acquisition technology. In this paper, a secure transmission protocol based on time-distributed energy acquisition technology is proposed. The full duplex technology and cooperative interference technology are used to ensure the secure transmission of information. The security throughput index of the system is not only derived in this paper. And according to the compromise of safety and reliability, The expressions of interrupt probability and eavesdropping probability are derived. The results of analysis and derivation are verified by simulation on MATLAB platform. The results show that the research on the combination of cooperative relay network and spectrum sharing technology can be seen. Cognitive cooperative relay networks can improve security performance by increasing the peak interference tolerance of primary users and expanding the scale of secondary networks; based on the advantage of opportunistic relay selection, the network can resist eavesdropping by increasing the number of relay. The outmoded channel state information has a very adverse effect on the security performance of the system. In the research of security of cooperative relay network combined with energy acquisition technology, it can be found that the system security throughput increases first and then decreases with the increase of time allocation factor. The optimal value of the time allocation factor can be found by traversing the search method, and then the design of the actual system can be guided.
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN915.08

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本文編號(hào)：1601559