相關(guān)信源在廣播信道下傳輸?shù)陌踩萘?/H1>
發(fā)布時間：2017-12-23 08:40
本文關(guān)鍵詞：相關(guān)信源在廣播信道下傳輸?shù)陌踩萘?/strong> 出處：《南京郵電大學(xué)》2015年博士論文 論文類型：學(xué)位論文
更多相關(guān)文章： 信源信道編碼 廣播信道 邊信息 安全通信 相關(guān)信源 信息理論安全
【摘要】：在無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端將相關(guān)信源集以廣播形式發(fā)送給不同的接收端,接收端能夠獲得與發(fā)送端信源相關(guān)的邊信息,同時信源對于非指定接收端要有保密性,這一通信模型廣泛存在于分布式視頻壓縮、P2P分布式系統(tǒng)和傳感器網(wǎng)絡(luò)中。本論文從香農(nóng)信息論的角度研究該通信模型的可靠性和安全性,需要解決四個基本問題:(i)如何利用分布式信源編碼減少傳輸負(fù)載,同時又能夠幫助提升安全容量;(ii)如何求解相關(guān)信源在廣播信道(Broadcast Channel,BC)下傳輸?shù)目煽咳萘?(iii)如何構(gòu)造信息安全傳輸?shù)木幋a策略;(iv)如何構(gòu)造信源信道編碼,使之能夠得到最優(yōu)傳輸界或使得香農(nóng)信源信道分離定理成立。本論文采用信源信道編碼來求解在離散無記憶BC下兩個相關(guān)的離散無記憶信源安全傳輸?shù)淖罴褏^(qū)域——安全容量,其涵蓋了信源、信道和安全等三個信息論領(lǐng)域的基本問題。本論文提出兩種通信模型:相關(guān)信源在BC下安全傳輸模型(BC with Confidential Sources,BCCS)和相關(guān)信源在接收端帶有邊信息的BC下安全傳輸模型(BCCS with Side Information,BCCS-SI)。其中BCCS模型是對Han-Costa提出的相關(guān)信源可靠傳輸模型的擴(kuò)展,增加了安全性考慮;BCCS-SI模型是在BCCS的基礎(chǔ)上引入邊信息,是對Tuncel提出的單信源可靠傳輸模型的擴(kuò)展,擴(kuò)展為任意兩個相關(guān)信源的安全傳輸。當(dāng)兩種模型適用于最優(yōu)信源信道分離編碼時,香農(nóng)信源信道分離定理從可靠界推廣到安全界。本論文的主要研究工作和結(jié)論如下:(1)針對BCCS模型,從信源信道分離編碼的角度求解其安全容量,并得到如下結(jié)論:(i)基于Xu等人的信道安全編碼方案構(gòu)造保證信息安全傳輸?shù)男旁葱诺婪蛛x編碼策略,兩個相關(guān)信源滿足Markov約束條件,得到BCCS安全容量的一般性內(nèi)界。該一般性內(nèi)界是對Gray-Wyer信源壓縮界、Marton-Gelfand-Pinsker BC可靠容量內(nèi)界、Liu等人的BC保密速率區(qū)域的擴(kuò)展,擴(kuò)展到有噪信道下相關(guān)信源的安全傳輸。在無噪信道下去除信源Markov約束條件,一般性內(nèi)界可擴(kuò)展為Tandon等人的最優(yōu)安全信源壓縮界;(ii)進(jìn)一步對相關(guān)信源的公共信息屬性進(jìn)行限制,可使得一般性內(nèi)界達(dá)到局部最優(yōu),即信源壓縮效率最高和雙信源非相關(guān)部分的信息完全保密;(iii)在有“退化信源集”或“more capable”或“l(fā)ess noisy”約束條件下分別得到BCCS的外界,并且外界和一般性內(nèi)界相等,香農(nóng)信源信道分離定理成立。此時通過簡單比較信源編碼速率區(qū)域和已知BC容量區(qū)域、同時比較雙信源非相關(guān)信息的完全保密容量和信道保密容量便可得到整個系統(tǒng)的可靠安全容量。尤其在more-capable BCCS下得到可靠容量界等價于Kramer等人基于信源信道聯(lián)合編碼得到容量界,但本論文所使用的分離編碼使得設(shè)計簡化復(fù)雜度降低。(2)針對BCCS模型,從信源信道強(qiáng)聯(lián)合編碼的角度求解其安全容量。提出了能保證信源安全傳輸?shù)膹?qiáng)聯(lián)合編碼方案(強(qiáng)聯(lián)合指信源與信道變量服從聯(lián)合分布),并得到了如下結(jié)論:(i)基于強(qiáng)聯(lián)合編碼得到了BCCS安全容量的一般性內(nèi)界,該一般性內(nèi)界把Han-Costa可靠傳輸界擴(kuò)展到安全傳輸界,把Xu等人的安全傳輸界從獨(dú)立信源擴(kuò)展到任意相關(guān)信源;(ii)得到了BCCS安全容量的一般性外界,該一般性外界把Kramer等人的可靠傳輸外界擴(kuò)展到安全傳輸外界。并在兩種情況下證明一般性外界是緊的,即為安全容量:(a)Markov信源在半確定或全確定BC下的傳輸;(b)任意相關(guān)信源在less-noisy BC下的傳輸。(3)針對BCCS-SI模型,從信源信道強(qiáng)聯(lián)合編碼的角度求解其安全容量,得到如下結(jié)論:(i)得到了在無安全性約束下的BCCS-SI可靠容量的一般性內(nèi)界和外界,它們將Tuncel界由單信源擴(kuò)展到雙信源,將Kang-Kramer界由退化信源集擴(kuò)展到任意相關(guān)信源集,將Timo等人的信源壓縮界由無噪網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到有噪網(wǎng)絡(luò);(ii)得到了BCCS-SI安全傳輸區(qū)域的一般性內(nèi)界,它完全包含了BCCS的一般性內(nèi)界,并將Villard等人的安全傳輸界由單信源擴(kuò)展到任意兩個相關(guān)信源;(iii)得到了BCCS-SI安全傳輸區(qū)域的一般性外界,并證明了如下兩種情形的一般性外界是緊的:(a)需同時滿足條件:Markov信源關(guān)系、確定邊信息、信源與邊信息滿足退化關(guān)系、半確定BC;(b)當(dāng)信源與邊信息滿足不完全退化關(guān)系時,在more-capable BC下得到可靠容量,在less-noisy BC下得到安全容量,此時整個系統(tǒng)保密容量等于信源保密容量與信道保密容量之和。(4)針對BCCS-SI模型,考慮信源和信道變量獨(dú)立分布,此時強(qiáng)聯(lián)合編碼退化為弱聯(lián)合編碼,在如下兩種情況下得到容量結(jié)果:(i)當(dāng)兩個接收端分別把對方指定的接收信源作為自己的邊信息時,得到了可靠傳輸區(qū)域的內(nèi)界,并且當(dāng)選擇已知容量BC時,會得到整個系統(tǒng)的可靠容量;(ii)考慮單個信源被廣播發(fā)送,當(dāng)信源與邊信息滿足退化關(guān)系時,得到了信源傳輸?shù)目煽咳萘?該結(jié)果等價于Tuncel的最優(yōu)結(jié)果。進(jìn)一步,在同等條件下考慮竊聽信道,得到了安全容量,該結(jié)論把Merhav的安全容量界從退化信道擴(kuò)展到任意信道。(5)針對BCCS-SI模型,從信源信道分離編碼的角度求解其安全容量。分別在兩種情況下通過分布式信源壓縮編碼區(qū)域與BC可達(dá)速率區(qū)域簡單比較、信源安全容量與信道安全容量求和得到整個系統(tǒng)的信源安全傳輸?shù)淖顑?yōu)界,此時香農(nóng)信源信道分離定理從可靠情形擴(kuò)展到安全情形:(i)以邊信息為條件的獨(dú)立信源集在半確定BC條件下傳輸?shù)目煽咳萘�、在同等條件下的最優(yōu)疑義度;(ii)完全獨(dú)立雙信源在半確定BC下傳輸?shù)陌踩萘俊?br/> 【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.2;TN931
【相似文獻(xiàn)】
相關(guān)期刊論文 前3條
1 高斌;王俊;張輝;;MUSIC及其改進(jìn)算法的DOA估計[J];陜西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年S1期
2 周冬躍;周海然;黃燦群;葉翠嬋;藍(lán)志豪;魏振棠;譚達(dá)曉;林海全;;一種用于多天線無線通信的DOA估計算法[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2013年05期
3 ;[J];;年期
相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條
1 郎非;相關(guān)信源在廣播信道下傳輸?shù)陌踩萘縖D];南京郵電大學(xué);2015年
，
本文編號：1323207
本文鏈接：http://sikaile.net/shoufeilunwen/xxkjbs/1323207.html
本文關(guān)鍵詞：相關(guān)信源在廣播信道下傳輸?shù)陌踩萘?/strong> 出處：《南京郵電大學(xué)》2015年博士論文 論文類型：學(xué)位論文
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【摘要】：在無線網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送端將相關(guān)信源集以廣播形式發(fā)送給不同的接收端,接收端能夠獲得與發(fā)送端信源相關(guān)的邊信息,同時信源對于非指定接收端要有保密性,這一通信模型廣泛存在于分布式視頻壓縮、P2P分布式系統(tǒng)和傳感器網(wǎng)絡(luò)中。本論文從香農(nóng)信息論的角度研究該通信模型的可靠性和安全性,需要解決四個基本問題:(i)如何利用分布式信源編碼減少傳輸負(fù)載,同時又能夠幫助提升安全容量;(ii)如何求解相關(guān)信源在廣播信道(Broadcast Channel,BC)下傳輸?shù)目煽咳萘?(iii)如何構(gòu)造信息安全傳輸?shù)木幋a策略;(iv)如何構(gòu)造信源信道編碼,使之能夠得到最優(yōu)傳輸界或使得香農(nóng)信源信道分離定理成立。本論文采用信源信道編碼來求解在離散無記憶BC下兩個相關(guān)的離散無記憶信源安全傳輸?shù)淖罴褏^(qū)域——安全容量,其涵蓋了信源、信道和安全等三個信息論領(lǐng)域的基本問題。本論文提出兩種通信模型:相關(guān)信源在BC下安全傳輸模型(BC with Confidential Sources,BCCS)和相關(guān)信源在接收端帶有邊信息的BC下安全傳輸模型(BCCS with Side Information,BCCS-SI)。其中BCCS模型是對Han-Costa提出的相關(guān)信源可靠傳輸模型的擴(kuò)展,增加了安全性考慮;BCCS-SI模型是在BCCS的基礎(chǔ)上引入邊信息,是對Tuncel提出的單信源可靠傳輸模型的擴(kuò)展,擴(kuò)展為任意兩個相關(guān)信源的安全傳輸。當(dāng)兩種模型適用于最優(yōu)信源信道分離編碼時,香農(nóng)信源信道分離定理從可靠界推廣到安全界。本論文的主要研究工作和結(jié)論如下:(1)針對BCCS模型,從信源信道分離編碼的角度求解其安全容量,并得到如下結(jié)論:(i)基于Xu等人的信道安全編碼方案構(gòu)造保證信息安全傳輸?shù)男旁葱诺婪蛛x編碼策略,兩個相關(guān)信源滿足Markov約束條件,得到BCCS安全容量的一般性內(nèi)界。該一般性內(nèi)界是對Gray-Wyer信源壓縮界、Marton-Gelfand-Pinsker BC可靠容量內(nèi)界、Liu等人的BC保密速率區(qū)域的擴(kuò)展,擴(kuò)展到有噪信道下相關(guān)信源的安全傳輸。在無噪信道下去除信源Markov約束條件,一般性內(nèi)界可擴(kuò)展為Tandon等人的最優(yōu)安全信源壓縮界;(ii)進(jìn)一步對相關(guān)信源的公共信息屬性進(jìn)行限制,可使得一般性內(nèi)界達(dá)到局部最優(yōu),即信源壓縮效率最高和雙信源非相關(guān)部分的信息完全保密;(iii)在有“退化信源集”或“more capable”或“l(fā)ess noisy”約束條件下分別得到BCCS的外界,并且外界和一般性內(nèi)界相等,香農(nóng)信源信道分離定理成立。此時通過簡單比較信源編碼速率區(qū)域和已知BC容量區(qū)域、同時比較雙信源非相關(guān)信息的完全保密容量和信道保密容量便可得到整個系統(tǒng)的可靠安全容量。尤其在more-capable BCCS下得到可靠容量界等價于Kramer等人基于信源信道聯(lián)合編碼得到容量界,但本論文所使用的分離編碼使得設(shè)計簡化復(fù)雜度降低。(2)針對BCCS模型,從信源信道強(qiáng)聯(lián)合編碼的角度求解其安全容量。提出了能保證信源安全傳輸?shù)膹?qiáng)聯(lián)合編碼方案(強(qiáng)聯(lián)合指信源與信道變量服從聯(lián)合分布),并得到了如下結(jié)論:(i)基于強(qiáng)聯(lián)合編碼得到了BCCS安全容量的一般性內(nèi)界,該一般性內(nèi)界把Han-Costa可靠傳輸界擴(kuò)展到安全傳輸界,把Xu等人的安全傳輸界從獨(dú)立信源擴(kuò)展到任意相關(guān)信源;(ii)得到了BCCS安全容量的一般性外界,該一般性外界把Kramer等人的可靠傳輸外界擴(kuò)展到安全傳輸外界。并在兩種情況下證明一般性外界是緊的,即為安全容量:(a)Markov信源在半確定或全確定BC下的傳輸;(b)任意相關(guān)信源在less-noisy BC下的傳輸。(3)針對BCCS-SI模型,從信源信道強(qiáng)聯(lián)合編碼的角度求解其安全容量,得到如下結(jié)論:(i)得到了在無安全性約束下的BCCS-SI可靠容量的一般性內(nèi)界和外界,它們將Tuncel界由單信源擴(kuò)展到雙信源,將Kang-Kramer界由退化信源集擴(kuò)展到任意相關(guān)信源集,將Timo等人的信源壓縮界由無噪網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到有噪網(wǎng)絡(luò);(ii)得到了BCCS-SI安全傳輸區(qū)域的一般性內(nèi)界,它完全包含了BCCS的一般性內(nèi)界,并將Villard等人的安全傳輸界由單信源擴(kuò)展到任意兩個相關(guān)信源;(iii)得到了BCCS-SI安全傳輸區(qū)域的一般性外界,并證明了如下兩種情形的一般性外界是緊的:(a)需同時滿足條件:Markov信源關(guān)系、確定邊信息、信源與邊信息滿足退化關(guān)系、半確定BC;(b)當(dāng)信源與邊信息滿足不完全退化關(guān)系時,在more-capable BC下得到可靠容量,在less-noisy BC下得到安全容量,此時整個系統(tǒng)保密容量等于信源保密容量與信道保密容量之和。(4)針對BCCS-SI模型,考慮信源和信道變量獨(dú)立分布,此時強(qiáng)聯(lián)合編碼退化為弱聯(lián)合編碼,在如下兩種情況下得到容量結(jié)果:(i)當(dāng)兩個接收端分別把對方指定的接收信源作為自己的邊信息時,得到了可靠傳輸區(qū)域的內(nèi)界,并且當(dāng)選擇已知容量BC時,會得到整個系統(tǒng)的可靠容量;(ii)考慮單個信源被廣播發(fā)送,當(dāng)信源與邊信息滿足退化關(guān)系時,得到了信源傳輸?shù)目煽咳萘?該結(jié)果等價于Tuncel的最優(yōu)結(jié)果。進(jìn)一步,在同等條件下考慮竊聽信道,得到了安全容量,該結(jié)論把Merhav的安全容量界從退化信道擴(kuò)展到任意信道。(5)針對BCCS-SI模型,從信源信道分離編碼的角度求解其安全容量。分別在兩種情況下通過分布式信源壓縮編碼區(qū)域與BC可達(dá)速率區(qū)域簡單比較、信源安全容量與信道安全容量求和得到整個系統(tǒng)的信源安全傳輸?shù)淖顑?yōu)界,此時香農(nóng)信源信道分離定理從可靠情形擴(kuò)展到安全情形:(i)以邊信息為條件的獨(dú)立信源集在半確定BC條件下傳輸?shù)目煽咳萘�、在同等條件下的最優(yōu)疑義度;(ii)完全獨(dú)立雙信源在半確定BC下傳輸?shù)陌踩萘俊?br/> 【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN911.2;TN931
【相似文獻(xiàn)】
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1 高斌;王俊;張輝;;MUSIC及其改進(jìn)算法的DOA估計[J];陜西師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2008年S1期
2 周冬躍;周海然;黃燦群;葉翠嬋;藍(lán)志豪;魏振棠;譚達(dá)曉;林海全;;一種用于多天線無線通信的DOA估計算法[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2013年05期
3 ;[J];;年期
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1 郎非;相關(guān)信源在廣播信道下傳輸?shù)陌踩萘縖D];南京郵電大學(xué);2015年
，本文編號：1323207
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