認(rèn)知無(wú)線電技術(shù)作為解決頻譜資源短缺的有效手段之一,現(xiàn)已成為無(wú)線通信的研究熱點(diǎn)。由于傳輸信道本身所具有的廣播特性,無(wú)線通信所面臨的安全威脅在認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)中更加嚴(yán)峻。利用無(wú)線信道的衰落和疊加等特性,通過(guò)信道編碼和信號(hào)處理等技術(shù),從物理層實(shí)現(xiàn)信息安全傳輸?shù)奈锢韺影踩驯徽J(rèn)為是一種能夠?qū)崿F(xiàn)絕對(duì)安全通信的有效通信手段。協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)和協(xié)作干擾技術(shù)能夠很好地抵抗竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)對(duì)信號(hào)的竊取,提升無(wú)線系統(tǒng)的安全性能。為此,本文針對(duì)協(xié)作認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò),基于協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)和協(xié)作干擾技術(shù)研究了系統(tǒng)的安全傳輸性能。首先,介紹了物理層安全的基本理論,并進(jìn)一步說(shuō)明物理層安全的幾個(gè)性能指標(biāo),最后對(duì)物理層安全中的協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)和協(xié)作干擾技術(shù)進(jìn)行了介紹。其次,把非正交多址接入技術(shù)（Non-orthogonal Multiple Access,NOMA）應(yīng)用到認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中,提出基于中繼協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)的底層認(rèn)知NOMA系統(tǒng)模型。在瑞利衰落信道下,考慮一個(gè)兩跳的通信網(wǎng)絡(luò),認(rèn)知中繼同時(shí)接收來(lái)自主網(wǎng)絡(luò)源節(jié)點(diǎn)和次網(wǎng)絡(luò)源節(jié)點(diǎn)發(fā)射的信號(hào),并采用串行干擾消除技術(shù)解碼轉(zhuǎn)發(fā)接收到的信號(hào)。次級(jí)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)為主網(wǎng)絡(luò)提供中繼解碼轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù),獲得接入授權(quán)頻譜的機(jī)會(huì);主網(wǎng)絡(luò)通過(guò)貢獻(xiàn)出授權(quán)頻... 

【文章來(lái)源】：華僑大學(xué)福建省

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)IOS模型

華僑大學(xué)碩士學(xué)位論文12圖2.1竊聽(tīng)信道模型在高斯竊聽(tīng)信道中，安全容量SC等于合法鏈路（AliceBob）和竊聽(tīng)鏈路（AliceEve）的香農(nóng)容量之差，即：BElog1SNRlog1SNR,CS(2.2)式中max,0xx，BSNR和ESNR分別是Bob和Eve節(jié)點(diǎn)處的信噪比（Signal-to-NoiseRatio，SNR）。根據(jù)公式(2.2)，只要合法鏈路的信道質(zhì)量?jī)?yōu)于竊聽(tīng)鏈路，就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)密鑰安全通信。因此，文獻(xiàn)[11]為物理層安全技術(shù)的研究奠定了基矗但是，自Wyner以來(lái)的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，物理層安全技術(shù)一直沒(méi)有引起太多關(guān)注。這歸因于以下原因：首先，安全容量的可實(shí)現(xiàn)性依賴于隨機(jī)編碼的使用。然而，構(gòu)造具有可負(fù)擔(dān)復(fù)雜性的實(shí)用隨機(jī)碼是非常困難的。其次，為了達(dá)到正的安全容量，合法用戶接收到的信噪比必須嚴(yán)格高于竊聽(tīng)者，這在無(wú)線通信環(huán)境中是很難保證的。在提出安全容量的概念不久后，Diffie和Hellman設(shè)計(jì)了公鑰密碼技術(shù)，該技術(shù)依賴于數(shù)學(xué)函數(shù)的計(jì)算，并且自出現(xiàn)以來(lái)就一直主導(dǎo)著安全性能的研究。由于上述原因，物理層安全技術(shù)的研究在20世紀(jì)70~80年代處于低谷。在此期間，物理層安全領(lǐng)域的代表性成果主要包括[42]，[43]。文獻(xiàn)[42]分析了退化高斯竊聽(tīng)信道的安全容量，[43]將Wyner的理論結(jié)果推廣到廣播頻道。自十九世紀(jì)九十年代以來(lái)，隨著無(wú)線通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用和無(wú)線用戶設(shè)備的迅猛增長(zhǎng)，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的安全問(wèn)題越來(lái)越重要，這重新點(diǎn)燃了信息理論安全的研究興趣。在此背景下，信息理論安全研究取得了重大進(jìn)展，主要包括各種網(wǎng)絡(luò)模型的安全容量分析。文獻(xiàn)[44]建立了高斯廣播信道的保密容量理論，文獻(xiàn)[45]和[46]分析了多天線信道的保密能力，文獻(xiàn)[47]討論了準(zhǔn)靜態(tài)衰落信道的

華僑大學(xué)碩士學(xué)位論文16碼設(shè)計(jì)的重要意義。文獻(xiàn)[59]綜述了多個(gè)無(wú)線發(fā)射機(jī)共存時(shí)的信息理論安全性。文獻(xiàn)[60]重點(diǎn)研究了改進(jìn)物理層安全的各種協(xié)作干擾技術(shù)。文獻(xiàn)[61]闡述了協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)在對(duì)抗衰落、路徑損耗、陰影等方面的應(yīng)用。2.3.1基于協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)的安全通信技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中部署中繼節(jié)點(diǎn)可以獲得很多好處。通過(guò)在小區(qū)邊緣附近部署中繼，可以顯著提高用戶的吞吐量。在低信號(hào)水平地區(qū)部署中繼網(wǎng)絡(luò)，可以為周圍用戶帶來(lái)更高的信噪比，從而提高其可實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)速率。當(dāng)一組用戶設(shè)備在移動(dòng)的場(chǎng)景下(如在火車中)，中繼可以為該組用戶提供更好的移動(dòng)性能。在半雙工傳輸模式中，協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)分成兩個(gè)階段進(jìn)行。在第1階段，機(jī)密信息由源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)廣播；在第2階段，中繼節(jié)點(diǎn)使用某種協(xié)議將信息轉(zhuǎn)發(fā)給目的節(jié)點(diǎn)。在廣播階段和轉(zhuǎn)發(fā)階段竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)可以竊聽(tīng)機(jī)密信息，然后對(duì)兩個(gè)階段接收到的信號(hào)進(jìn)行解碼以提取原始信息。1.轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議當(dāng)信源具有非零安全容量時(shí)，中繼節(jié)點(diǎn)有效地增加系統(tǒng)的安全容量。為了實(shí)現(xiàn)協(xié)作分集增益和頻譜效率的提升，有很多協(xié)作傳輸方案，比如放大轉(zhuǎn)發(fā)（Amplify-and-Forward，AF）、解碼轉(zhuǎn)發(fā)（Decode-and-Forward，DF）、壓縮轉(zhuǎn)發(fā)（Compress-and-Forward，CF）、選擇轉(zhuǎn)發(fā)（SelectionRelaying，SR）、機(jī)會(huì)式轉(zhuǎn)發(fā)（IncrementalRelaying,IR）和混合解碼放大轉(zhuǎn)發(fā)（HybridDecodeAmplifyForward，HDAF）等。為了闡述幾個(gè)不同的協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)傳輸，考慮一個(gè)簡(jiǎn)單的協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)模型如圖2.2所示。圖2.2協(xié)作轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)模型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]針對(duì)NOMA和CR網(wǎng)絡(luò)的功率分配方法[J]. 時(shí)安誼,楊震.  信號(hào)處理. 2019(07)



本文編號(hào)：3277980