【摘要】：無(wú)線通信技術(shù)在給人們的生活帶來(lái)便利的同時(shí),也引發(fā)了新的挑戰(zhàn)。隨著在線支付和網(wǎng)上銀行等業(yè)務(wù)的普及,人們的日常生活與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)息息相關(guān)。但是由于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的廣播特性以及它開(kāi)放的空中接口,不法分子將利用這一漏洞進(jìn)行違法行為,為犯罪和恐怖活動(dòng)提供便利。為了防范這種情況的發(fā)生和惡化,就需要有政府授權(quán)的合法監(jiān)聽(tīng)器來(lái)對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中潛在的可疑通信進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)和干涉,由此本文針對(duì)合法監(jiān)聽(tīng)技術(shù)展開(kāi)了深入的研究。首先,考慮到如今大規(guī)模分布的通信節(jié)點(diǎn),本文提出了多條可疑鏈路下的主動(dòng)式合法監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng),對(duì)可疑鏈路進(jìn)行干涉來(lái)提升監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)的監(jiān)聽(tīng)性能。同時(shí),考慮到監(jiān)聽(tīng)器的能量限制以及可疑鏈路傳輸?shù)男畔⑽：Τ潭炔煌?提出了基于危害度的監(jiān)聽(tīng)速率最大化問(wèn)題,優(yōu)化了合法監(jiān)聽(tīng)器的監(jiān)聽(tīng)策略,其中包括對(duì)各條可疑鏈路采取干擾策略還是欺騙中繼策略,以及對(duì)合法監(jiān)聽(tīng)器干涉相應(yīng)可疑鏈路所消耗功率的優(yōu)化。根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)和限制條件,判斷出優(yōu)化問(wèn)題是一個(gè)復(fù)雜的混合整數(shù)非線性規(guī)劃(Mixed Integer Nonlinear Programming,MINLP)問(wèn)題。根據(jù)合法監(jiān)聽(tīng)器的兩種策略,將監(jiān)聽(tīng)器的能量劃分為干擾能量和中繼能量,并將優(yōu)化問(wèn)題分解為干擾子問(wèn)題和中繼子問(wèn)題,利用成功監(jiān)聽(tīng)條件將兩個(gè)子問(wèn)題分別求解,得出兩個(gè)子問(wèn)題的最優(yōu)解,并提出低復(fù)雜度的啟發(fā)式算法。最后利用二分法求解出最優(yōu)的監(jiān)聽(tīng)方案。仿真結(jié)果表明本文提出的多鏈路主動(dòng)監(jiān)聽(tīng)方法的監(jiān)聽(tīng)性能優(yōu)于被動(dòng)監(jiān)聽(tīng)方法以及主動(dòng)干擾監(jiān)聽(tīng)方法,并且提出的啟發(fā)式算法性能接近最優(yōu)解。其次,考慮到合法監(jiān)聽(tīng)器是一個(gè)能量受限設(shè)備,除監(jiān)聽(tīng)速率之外,監(jiān)聽(tīng)能耗也是一個(gè)重要的性能指標(biāo),并且可疑發(fā)送端也可能會(huì)采取相應(yīng)的措施改善它的通信質(zhì)量,如發(fā)射功率自適應(yīng)技術(shù)�；诒O(jiān)聽(tīng)器能耗的考慮,本文提出監(jiān)聽(tīng)能效最大化的優(yōu)化目標(biāo),并在優(yōu)化條件中考慮了監(jiān)聽(tīng)成功率和監(jiān)聽(tīng)速率,在三者的均衡中求得最佳的監(jiān)聽(tīng)方案。同時(shí),對(duì)比了可疑發(fā)送端采取兩種不同的發(fā)送功率策略下的監(jiān)聽(tīng)效果,分別為固定發(fā)射功率和自適應(yīng)發(fā)射功率。仿真結(jié)果表明提出的監(jiān)聽(tīng)策略比平均功率分配策略以及主動(dòng)干擾監(jiān)聽(tīng)策略的性能更好,并且提出的監(jiān)聽(tīng)策略能夠解決可疑發(fā)送端采用自適應(yīng)發(fā)射功率而產(chǎn)生的博弈問(wèn)題。最后,當(dāng)合法監(jiān)聽(tīng)器監(jiān)聽(tīng)范圍內(nèi)存在大量可疑鏈路時(shí),同時(shí)要監(jiān)聽(tīng)的可疑鏈路可能超出監(jiān)聽(tīng)器的承受能力,并且監(jiān)聽(tīng)器不能保證對(duì)部分距離較遠(yuǎn)的可疑鏈路的監(jiān)聽(tīng)效果。在這種情況下,提出一種合作監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng),考慮一個(gè)主監(jiān)聽(tīng)器和一個(gè)輔助監(jiān)聽(tīng)器相互合作的監(jiān)聽(tīng)模式,由主監(jiān)聽(tīng)器提供給輔助監(jiān)聽(tīng)器干涉可疑鏈路的能量作為合作代價(jià)。將合作監(jiān)聽(tīng)系統(tǒng)的監(jiān)聽(tīng)能效作為優(yōu)化目標(biāo),建立的優(yōu)化問(wèn)題仍是MINLP問(wèn)題,利用最優(yōu)干擾功率的閾值特性,優(yōu)化問(wèn)題分解為最佳監(jiān)聽(tīng)天線選擇問(wèn)題和最佳干擾天線選擇問(wèn)題。仿真結(jié)果表明合作監(jiān)聽(tīng)方案與非合作監(jiān)聽(tīng)以及目前的主動(dòng)式監(jiān)聽(tīng)相比,具有更高的監(jiān)聽(tīng)速率和監(jiān)聽(tīng)能效。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN92
【圖文】：

2]圖 2-2 四種監(jiān)聽(tīng)策略下的系統(tǒng)監(jiān)聽(tīng)速率圖2-2給出了監(jiān)聽(tīng)器能量限制對(duì)系統(tǒng)監(jiān)聽(tīng)速率的影響，圖中有四種監(jiān)聽(tīng)策略，包括最優(yōu)監(jiān)聽(tīng)方案，本章提出的啟發(fā)式算法，最優(yōu)功率劃分系數(shù)下的平均功率分配方案（功率劃分系數(shù)為 ，監(jiān)聽(tīng)器按最優(yōu)功率劃分系數(shù)將能量分為兩部分后，再平均分配各集合中的能量用來(lái)干涉每條可疑鏈路）以及等分功率下的平均功率分配方案（功率劃分系數(shù)為 0.5）。從仿真結(jié)果中，可以得出對(duì)比平均功率分配方案，本章提出的算法可以獲得更高的監(jiān)聽(tīng)速率。當(dāng)可疑鏈路數(shù)量 N 20并且監(jiān)聽(tīng)器功率 Q 16dB時(shí)，監(jiān)聽(tīng)器可以成功監(jiān)聽(tīng)超過(guò) 80%的可疑鏈路。此外，從仿真結(jié)果可以看出

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文聽(tīng)器采用了先進(jìn)的自干擾消除技術(shù)，但是在實(shí)際中，經(jīng)過(guò)自干擾依舊會(huì)收到自干擾的影響，在這里通過(guò)仿真，將自干擾的影響考消除技術(shù)可以將自干擾削弱 40dB，更具體的方案將在后兩章中具結(jié)果看，在自干擾的影響下，監(jiān)聽(tīng)器的監(jiān)聽(tīng)速率會(huì)比理想中的要聽(tīng)的可疑鏈路增加，自干擾的影響也會(huì)加強(qiáng)。后，從圖 2-2 中，本章還對(duì)比了不同可疑鏈路數(shù)量對(duì)監(jiān)聽(tīng)器監(jiān)聽(tīng)仿真結(jié)果看，可疑鏈路數(shù)量越多，初始的監(jiān)聽(tīng)速率也會(huì)越高，并聽(tīng)需要花費(fèi)的能量也更多。

真分析與結(jié)果章考慮了一對(duì)采用 OFDM 技術(shù)進(jìn)行通信的可疑發(fā)送設(shè)備以及相，所有的發(fā)送功率都按照噪聲功率2 1標(biāo)準(zhǔn)化。沒(méi)有特殊說(shuō)明的總發(fā)射功率為 37 dB，并將通信鏈路劃分為 50 個(gè)相互正交的疑 鏈路 ，監(jiān)聽(tīng) 鏈路和干涉 鏈 路的信道系數(shù)都設(shè)為均 值為(Independent Circularly Symmetric Complex Gaussian)隨機(jī)變量。具 3-2 所示：表 3.2 仿真參數(shù)系統(tǒng)配置 參數(shù)可疑發(fā)送端發(fā)射總功率 P 37 dB噪聲功率2 (l )1可疑子鏈路數(shù)量 N 50信道增益均值 0.5固定功率下的可疑子鏈路發(fā)射功率consp 20 dB

【參考文獻(xiàn)】

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1 馮元;侯曉峗;魏浩;朱艷;高磊;;節(jié)點(diǎn)位置對(duì)竊聽(tīng)信道安全容量的影響[J];計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展;2014年12期

本文編號(hào)：2798610