發(fā)布時間：2020-12-03 06:12

　　異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)更加開放的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、包含的節(jié)點類型和數(shù)目更多,為竊聽者進(jìn)行竊聽提供了便利條件,加劇了私密信息泄露的風(fēng)險。近年來出現(xiàn)的物理層安全（Physical layer security,PLS）技術(shù)利用無線信道的物理特性解決通信安全問題,為保障異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)安全帶來了新思路。信道狀態(tài)信息（Channel state information,CSI）質(zhì)量及抗干擾性能的優(yōu)劣對于物理層安全方案的魯棒性與安全性有著至關(guān)重要的影響。然而,由于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)自身網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等因素的影響,信道誤差在其中出現(xiàn)的概率大大增加;另一方面,通信技術(shù)的不斷發(fā)展使得竊聽者可能具備惡意干擾能力,而異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)開放式的架構(gòu)加劇了這種竊聽者出現(xiàn)在其中的風(fēng)險。受限于復(fù)雜的層間干擾和動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中對被動竊聽且信道非理想場景和主動竊聽場景下的魯棒PLS研究無法直接適用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò);同時,少量存在的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)魯棒PLS研究集中于被動竊聽且信道非理想場景下的物理層安全建模及分析,并未對如何優(yōu)化設(shè)計魯棒的安全傳輸方案以提升系統(tǒng)安全性做進(jìn)一步探討,更未涉及主動竊聽場景下的相關(guān)研究。具體而言,針對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的魯棒PLS研究仍存在以下三個... 

【文章來源】：戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學(xué)河南省

【文章頁數(shù)】：164 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)示意圖

戰(zhàn)略支援部隊信息工程大學(xué)博士學(xué)位論文第20頁2.2系統(tǒng)模型及問題形成2.2.1系統(tǒng)模型如圖2.1所示，考慮一個雙層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)：在一個MBS的覆蓋范圍內(nèi)分布著N個FBSs，MBS和每個FBS在相同頻率資源上分別向M個MUs、K個FUs傳輸下行信息，即MUs、FUs為網(wǎng)絡(luò)中的IRs；同時，F(xiàn)BSs向B個ERs傳輸無線能量對其進(jìn)行充電，換言之，ERs可視為一類僅從FBSs接收能量的FUs。其中，MBS裝備MNM根天線，總發(fā)送功率為MP；每個FBS裝備FNK根天線，總發(fā)送功率為FP；其余節(jié)點裝備單天線。然而，由于宏、微小區(qū)間的頻率復(fù)用及重疊覆蓋，ERs能夠同時接收到MUs的下行信號且可能會對其進(jìn)行竊聽，此時ERs可視為網(wǎng)絡(luò)中的潛在的被動Eves[137]。為保證網(wǎng)絡(luò)中MUs下行保密信息的傳輸安全及ERs的下行能量傳輸可靠性，考慮在FBSs發(fā)送的下行信號中注入AN，而后對MBS、FBSs的下行信息波束及AN矢量進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計。需要說明的是，在下文中提出的安全方案同樣可以拓展至FUs被竊聽的情形。hNOhNOè_O¨LOèROhLOHKOèTOhLO¨KOèJO圖2.1雙層異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)模型為簡化分析，在下文中將第n個FBS、第m個MU、第n個FBS的第k個FU及第b個ER（即Eve）分別表示為FBSn、MUm、FUnk和Eb。不失一般性地，假設(shè)Eves對1MU的下行信息進(jìn)行竊聽。需要說明的是，此處的1MU并非特指某個MU，而是一種泛指的概念，可以表示所有MUs中的任何一個。進(jìn)一步地，根據(jù)前述系統(tǒng)模型，MUm、FUnk及Eb的接收信號可分別表示為,11()(),[1,]MNKHHHmmmmmppnmnknknmpmnksssnmMyhwhwhwz(2.1)HH,,HH,11++(),[1,],[1,]KnknnknknknnnkntnttkNKMankatatankmmnkantmssssnnNkKyhwzhwhwzhw（）(2.2)

淠Ｐ停?渲?為路徑損耗因子；小尺度衰落服從瑞利衰落，各信道之間相互獨立。FBS、MU、FU的數(shù)目分別為N1、M2、K1；ERs的接收能量轉(zhuǎn)換系數(shù)均為0.5；干擾消除系數(shù)為"0.5。MBS天線數(shù)為5MN，F(xiàn)BS天線數(shù)為4FN。除非特別聲明，假設(shè)MU、FU的SINR門限值及中斷概率門限值分別相同，即U10dBmnk，U0.1mnk，m,n,k；EB的SINR門限值為EB5dB，中斷概率門限值為EB0.1；類似地，0.1Ebqq，b。為簡化分析，假設(shè)所有信道誤差矩陣具有相同誤差系數(shù)，即MmnkNQQI，,,FnmlnkNQQI，MEbNQI，,FnEbNQI，m,n,k,l,b。圖2.2系統(tǒng)能量接收性能隨MP變化情況如圖2.2所示，當(dāng)B2、0.001、20dBmFP時，隨著MP的不斷增大，系統(tǒng)能量接收性能隨之逐漸增長，因為此時宏小區(qū)對微小區(qū)的干擾也會隨之增強(qiáng)，而這些層間干擾可以為ERs所利用，提升能量接收性能。同時，從圖2.2可以看出，在相同參數(shù)設(shè)置下，本文BTI方案具有最好的性能，LDI方案次之，對比方案2性能最差。這表明基于BTI的保守約束比基于LDI的保守約束、基于S-程序的保守約束更加貼近實際的概率要求，即基于S-程序的方案比基于BTI方案和基于LDI方案更加保守。此外還注意到，相較于對比方案1，本文LDI方案具有更好的性能，說明本文采取的未限定人工噪聲方案能更有效地實現(xiàn)能量傳輸及對Eves的干擾，驗證了本文方案的有效性和安全性。


本文編號：2896115