【摘要】：由于電磁波在自由空間傳輸?shù)膹V播特性,無線通信不可避免地受到非法竊聽的威脅。傳統(tǒng)意義上,信息安全一般通過高層的加密機(jī)制來實(shí)現(xiàn)。近年來,物理層安全作為一種前景廣闊的信息安全技術(shù),受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。物理層安全技術(shù)利用無線信道本身的隨機(jī)特性,如衰落、噪聲和干擾等,使得竊聽節(jié)點(diǎn)無法正確譯碼所截獲的信號,從而保證信息傳輸?shù)陌踩�。本文考慮一個大規(guī)模多天線攜能中繼系統(tǒng),其中源節(jié)點(diǎn)在中繼節(jié)點(diǎn)的協(xié)助下向目的節(jié)點(diǎn)傳輸保密信息,而一個非法的竊聽節(jié)點(diǎn)企圖竊取來自中繼節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)信息。中繼節(jié)點(diǎn)能量受限,源節(jié)點(diǎn)向中繼節(jié)點(diǎn)同時傳輸信息和能量,而中繼節(jié)點(diǎn)利用接收到的能量對信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。首先,在中繼節(jié)點(diǎn)只能獲取不完整合法信道狀態(tài)信息和無法獲取竊聽信道狀態(tài)信息的情況下,文章分析了在采用放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)和解碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF)兩種協(xié)議下的大規(guī)模多天線攜能中繼系統(tǒng)的安全中斷容量。進(jìn)一步,對兩種中繼協(xié)議下的安全中斷容量進(jìn)行了漸近分析,得到了系統(tǒng)的極限性能。為了提升系統(tǒng)的安全性能,提出了安全中斷容量最大化功率分配方案和中繼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議切換方案。其次,為了同時從安全性和資源利用的有效性兩個方面分析系統(tǒng)性能,建立了中繼系統(tǒng)的總功率消耗模型,并給出了AF無線攜能中繼系統(tǒng)的安全能量效率表達(dá)式。以最大化安全能量效率為目標(biāo),對源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率進(jìn)行優(yōu)化,給出了安全能量效率最大化功率分配算法。仿真結(jié)果證明了所提出的功率分配算法的有效性。最后,考慮到綠色通信的要求,研究了自由空間路徑損耗模型下的功率消耗,并得到了DF攜能中繼系統(tǒng)安全能量效率閉式表達(dá)式。通過設(shè)計源節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率分配方案,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)安全能量效率的最大化。數(shù)值仿真驗證了所提出的功率分配方案的有效性,并對比了系統(tǒng)在不同參數(shù)取值下的性能。
[Abstract]:Due to the broadcast characteristics of electromagnetic wave transmission in free space, wireless communication is inevitably threatened by illegal eavesdropping. In the traditional sense, information security is generally realized by high-level encryption mechanism. In recent years, physical layer security, as a promising information security technology, has received extensive attention from academia and industry. Physical layer security technology makes use of the random characteristics of the wireless channel such as fading noise and interference to make the eavesdropping node unable to decode the intercepted signals correctly so as to ensure the security of information transmission. In this paper we consider a large scale multi-antenna portable relay system in which the source node transmits confidential information to the destination node with the assistance of the relay node while an illegal eavesdropping node attempts to steal the forwarding information from the relay node. The energy of the relay node is limited, the source node transmits the information and energy to the relay node simultaneously, and the relay node transmits the information using the received energy. First, if the relay node can only obtain incomplete legitimate channel state information and eavesdropping channel state information, In this paper, the security interrupt capacity of large scale multi-antenna portable relay system is analyzed under the two protocols of amplifying and forwarding (AF) and decoding forwarding (DF). Furthermore, the security interrupt capacity under two relay protocols is asymptotically analyzed, and the limit performance of the system is obtained. In order to improve the security performance of the system, a security interrupt capacity maximization power allocation scheme and a relay forwarding protocol switching scheme are proposed. Secondly, in order to analyze the system performance both in terms of security and efficiency of resource utilization, the total power consumption model of the relay system is established, and the expression of the secure energy efficiency of the AF wireless portable relay system is given. In order to maximize the safety energy efficiency, the transmission power of the source node is optimized, and the maximum power allocation algorithm of the safety energy efficiency is presented. Simulation results show the effectiveness of the proposed power allocation algorithm. Finally, considering the requirements of green communication, the power consumption under the free space path loss model is studied, and the closed expression of secure energy efficiency of DF power relay system is obtained. The system safety energy efficiency is maximized by designing the source node transmission power allocation scheme. The effectiveness of the proposed power allocation scheme is verified by numerical simulation, and the performance of the system under different parameters is compared.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN92

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7 石t，

本文編號：2180779