協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)物理層安全研究與性能分析.pdf

1、隨著用戶對通信質(zhì)量要求的不斷提升，在增加通信速率的同時保證系統(tǒng)安全性一直是移動通信技術(shù)的重要研究方向。協(xié)同中繼技術(shù)具有提升系統(tǒng)容量、擴(kuò)大信號可覆蓋范圍以及降低發(fā)射源功率等優(yōu)勢，該技術(shù)成為當(dāng)代的研究熱點(diǎn)，也將成為未來無線通信的關(guān)鍵技術(shù)之一。然而，協(xié)同中繼無線通信網(wǎng)絡(luò)中更加開放的無線資源和更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使得信息傳輸?shù)陌踩詫⒚媾R更大的挑戰(zhàn)。物理層安全技術(shù)利用無線信道的空間特性，直接從物理層保障信息傳輸?shù)陌踩浴，F(xiàn)有文獻(xiàn)對協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)的安

2、全性能分析時存在問題：在較為實(shí)際的協(xié)同中繼通信場景中，各節(jié)點(diǎn)難以獲得完全信道狀態(tài)信息，加大安全傳輸方案設(shè)計(jì)難度；當(dāng)前研究未同時考慮系統(tǒng)的安全性和可靠性，不能全面而合理的評價系統(tǒng)性能。
　　本文考慮更為現(xiàn)實(shí)的通信場景，設(shè)計(jì)了一種高效且低復(fù)雜度傳輸策略。首先，提出一種非可信中繼系統(tǒng)模型，使用有限反饋技術(shù)在發(fā)送端僅知道部分合法信道的信道狀態(tài)信息情況下進(jìn)行通信。該模型通過在目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送人工噪聲干擾信息，并在接收時進(jìn)行自干擾消除保證安全通信

3、。其次，研究了放大轉(zhuǎn)發(fā)非可信中繼系統(tǒng)下物理層安全性能特性，并推導(dǎo)了相關(guān)安全性能指標(biāo)的閉合表達(dá)式。再次，通過理論分析和Matlab仿真，分析了有限反饋技術(shù)對系統(tǒng)安全性和可靠性的影響，得到了反饋比特數(shù)和發(fā)射天線數(shù)關(guān)于安全中斷概率和接收中斷概率的單調(diào)性。最后，本文提出了一種能同時兼顧系統(tǒng)安全性和可靠性的最優(yōu)反饋比特數(shù)的自適應(yīng)選擇方案。結(jié)果表明：在基于有限反饋的非可信中繼通信系統(tǒng)中，通過目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送人工噪聲干擾信息，系統(tǒng)獲得正安全容量；隨反饋比