【摘要】：當(dāng)今世界,無線通信技術(shù)飛速發(fā)展,不斷地改變著人們獲取和發(fā)送信息的方式以及世界范圍內(nèi)信息的傳遞方式。但由于無線信道的開放特性,信息在傳輸?shù)倪^程中極易受到非法用戶的干擾或竊聽,從而導(dǎo)致保密信息泄露。物理層安全技術(shù)利用無線信道的物理特征進(jìn)行協(xié)議設(shè)計從而達(dá)到保密傳輸?shù)哪康?可以有效提高通信系統(tǒng)的整體安全性能。與此同時,組成無線通信網(wǎng)絡(luò)的各類終端設(shè)備功能更強(qiáng),工作強(qiáng)度更大,耗費的電量更多,能量不足成為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量提升的阻礙。無線攜能通信網(wǎng)絡(luò)通過能量采集技術(shù)向無線設(shè)備補(bǔ)充能量,可以有效延長無線網(wǎng)絡(luò)的壽命。將物理層安全技術(shù)與無線攜能網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合,既可以增強(qiáng)無線信息傳輸?shù)陌踩杂挚梢跃徑饩W(wǎng)絡(luò)設(shè)備能量不足的問題,因此本文對無線攜能通信網(wǎng)絡(luò)的物理層安全性能展開研究,具體工作包括以下兩個方面:研究了不同物理層安全策略對無線攜能通信網(wǎng)絡(luò)安全性能的影響。首先,在無線攜能通信網(wǎng)絡(luò)中加入干擾節(jié)點,分析了人工噪聲對系統(tǒng)安全性能的影響。理論分析和仿真結(jié)果表明,干擾節(jié)點的加入可以有效提高系統(tǒng)的安全性能。其次,考慮了源節(jié)點與竊聽節(jié)點之間存在直傳鏈路的場景,中繼節(jié)點采用隨機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)保密信息。分析表明,通過合理的協(xié)議設(shè)計,可以降低竊聽節(jié)點譯碼成功的幾率。最后,針對存在多個中間節(jié)點的無線攜能通信網(wǎng)絡(luò),提出了一種中繼與干擾節(jié)點的選擇策略。本文推導(dǎo)得出了系統(tǒng)安全中斷概率的閉式表達(dá)式,并通過仿真對理論結(jié)果進(jìn)行了驗證。仿真結(jié)果表明合理選擇中繼與干擾節(jié)點可以獲得更好的安全性能。針對包含多個供電基站和多個中間節(jié)點的無線攜能通信網(wǎng)絡(luò),提出了一種聯(lián)合中繼與干擾節(jié)點選擇的安全傳輸策略。首先,根據(jù)供電基站-中間節(jié)點之間的信道增益選擇最優(yōu)的供電基站。其次,通過綜合考量供電基站-中間節(jié)點、中間節(jié)點-目的節(jié)點以及中間節(jié)點-竊聽節(jié)點的信道增益選擇出最佳的中繼與干擾節(jié)點。最后,分析了系統(tǒng)的安全中斷性能,推導(dǎo)得到了系統(tǒng)安全中斷概率的閉式表達(dá)式,并通過仿真對理論結(jié)果進(jìn)行了驗證。仿真結(jié)果表明了本文提出的中繼與干擾節(jié)點聯(lián)合選擇策略優(yōu)于現(xiàn)有節(jié)點選擇方案,并與窮舉法獲得的最佳策略性能接近。
【圖文】：

圖 2-1 竊聽信道模型Fig.2-1 Wiretap Channel Model證明了當(dāng)竊聽信道的信道條件比合法信道差時，，總可以找到被竊聽。在這種情況下，合法接收端存在著最大可達(dá)的信息sC[72]。安全容量在數(shù)值上等于合法信道的信道容量減去竊 sMEC CC— 合法信道的信道容量；— 竊聽信道的信道容量；— max[x ,0]。的通信場景中，由于受 CSI 等因素的影響，系統(tǒng)并不是總小于目標(biāo)傳輸速率時，就會發(fā)生接收端不能正確解碼或者是，這時信息傳輸已經(jīng)不安全，系統(tǒng)發(fā)生中斷。將這類事件發(fā)

圖 2-3 TS 策略Fig.2-3 TS Scheme了功率分割策略 PS 中能量采集和信息傳輸?shù)姆峙浞桨�。時段內(nèi)利用一部分功率 P向中繼節(jié)點 R 傳輸能量，點R 發(fā)送信息，其中， 表示功率分割系數(shù)，0 1。在的節(jié)點D轉(zhuǎn)發(fā)信息。圖 2-4 PS 策略Fig.2-4 PS Scheme器的工作模式一個無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點進(jìn)行射頻能量采集的工作模
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN92

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本文編號：2673607