協(xié)同中繼網絡物理層安全研究與性能分析.pdf

1、隨著用戶對通信質量要求的不斷提升，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的重要研究方向。協(xié)同中繼技術具有提升系統(tǒng)容量、擴大信號可覆蓋范圍以及降低發(fā)射源功率等優(yōu)勢，該技術成為當代的研究熱點，也將成為未來無線通信的關鍵技術之一。然而，協(xié)同中繼無線通信網絡中更加開放的無線資源和更加復雜的網絡結構使得信息傳輸?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)有文獻對協(xié)同中繼網絡的安

2、全性能分析時存在問題：在較為實際的協(xié)同中繼通信場景中，各節(jié)點難以獲得完全信道狀態(tài)信息，加大安全傳輸方案設計難度；當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)實的通信場景，設計了一種高效且低復雜度傳輸策略。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)信息情況下進行通信。該模型通過在目的節(jié)點發(fā)送人工噪聲干擾信息，并在接收時進行自干擾消除保證安全通信

3、。其次，研究了放大轉發(fā)非可信中繼系統(tǒng)下物理層安全性能特性，并推導了相關安全性能指標的閉合表達式。再次，通過理論分析和Matlab仿真，分析了有限反饋技術對系統(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)關于安全中斷概率和接收中斷概率的單調性。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)的自適應選擇方案。結果表明：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