【摘要】：近年來,隨著無線中繼網絡技術日益發(fā)展,人們在滿足自身通信需求的前提下,對信息安全性提出了更高的要求。傳統(tǒng)SIMO無線竊聽中繼網絡技術在提高用戶信息安全率的同時,存在著中繼功率分配不合理,以及當外界環(huán)境變化較快時傳統(tǒng)研究方法將不適用等問題。另外,在MIMO多組播無線中繼網絡中,用戶通信質量與信道擾動成正相關關系,與中繼的發(fā)射功率也成正相關關系。在一定的信道擾動下,對中繼處能量進行合理的資源配置,迫在眉睫。因此,為了解決上述所遇到的問題,本文在傳統(tǒng)無線中繼網絡算法基礎上做了以下改進:針對SIMO無線竊聽中繼網絡中,信道已知情況下的傳統(tǒng)方法,對于中繼處的功率分配不合理以及當外界環(huán)境變化較快時將不適用等問題,分別提出了中繼功率最優(yōu)分配算法和隨機波束形成算法。(1)在中繼功率最優(yōu)分配算法中,以最大化用戶信息安全率為目標函數(shù),以中繼的發(fā)射功率為約束條件,采用變量松弛技術、半正定規(guī)劃技術以及Charnes-Cooper變換將目標函數(shù)與約束條件中的非凸形式轉化為標準凸形式,進而利用一維搜索法和二分法算法找到中繼功率最優(yōu)分配策略以及最優(yōu)權值矢量。(2)在隨機波束形成算法中,利用信道狀態(tài)先驗信息,引入時變的權值矢量,以最大化用戶信息安全率為目標函數(shù),以權值矢量的功率期望為約束條件,采用變量松弛技術、半正定規(guī)劃技術以及Charnes-Cooper變換將目標函數(shù)與約束條件中的非凸形式轉化為標準凸形式,進而,基于上述凸問題,分別探討了權值矢量在復高斯分布和橢圓分布下的用戶最大信息安全率。最后,研究數(shù)值結果表明了上述兩種算法的有效性。針對MIMO多組播無線中繼網絡中外界信道擾動系數(shù)不確定問題,提出了一種基于外界信道擾動系數(shù)評估算法。首先,設定外界信道擾動系數(shù),以最大化用戶信噪比為目標函數(shù),以中繼的發(fā)射功率為約束條件,構建原始模型;其次,通過半正定松弛技術將原始模型中的非凸形式轉化為標準凸形式,使用二分法算法找到該用戶的最大信噪比;然后,利用用戶信噪比與外界信道擾動系數(shù)的相關關系,評估出當前外界信道擾動系數(shù);最后,研究數(shù)值結果表明了上述算法的有效性。
【學位授予單位】：河南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN925
【圖文】：

a 00 Step 0.01η50% 信道分布模型 CN ( 0,minτ 2211s sd nd+ NP hσ maxτ 1000.5.2 中繼功率最優(yōu)分配算法的仿真結果與分析節(jié)設置了兩種仿真實驗場景來驗證本文算法的有效性，其分別為多中繼單場景和多中繼多竊聽仿真實驗場景，對應的仿真結果如下文所示。1）多中繼單竊聽下的仿真分析小節(jié)主要為驗證中繼功率最優(yōu)分配算法的有效性，仿真實驗條件分為兩種條件為在中繼發(fā)射功率改變的情況下，證明本文算法的有效性。第二個實繼發(fā)射功率相同的情況下，增加 SPS 中繼的個數(shù)會提高用戶信息安全率，結果如圖 3-3、圖 3-4、圖 3-5 和圖 3-6 所示。

*a =0.61)圖 3-3 為圖 3-4 中 SPS 中繼與竊聽者在半徑為 R 的圓內隨機分布情況，圖 3-4 顯示隨著中繼發(fā)射功率的改變對用戶信息安全率的影響情況。從圖 3-4 中可以看出，在相同中繼發(fā)射功率下，BEST-CJ-SPS 算法的性能明顯優(yōu)于 CJ-SPS 算法，其原因在于 CJ-SPS算法下的功率分配ia 并非最優(yōu)值，相反地，BEST-CJ-SPS 為最優(yōu)功率分配，此時*a=0.61為最優(yōu)分配方式。最后，NO-CJSPS 算法與 algo1-NO-CJ-SPS 算法的安全率相較于其它算法的安全率較低

十個中繼、一個竊聽者下的隨機位置分布

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本文編號：2770404