多級(jí)中繼竊聽信道的物理層安全研究.pdf

1、采用廣播的方式進(jìn)行信息的傳遞是無線移動(dòng)通信的一個(gè)非常重要的特性。在無線通信系統(tǒng)中，任何的通信參與者都相互獨(dú)立地接收來自信源的信號(hào),它們之間的相互合作使信息的傳輸變得更加便捷、高效。然而，這種傳輸方式也增加了信息被竊聽的概率，對(duì)無線系統(tǒng)的信息安全傳輸帶來了巨大的挑戰(zhàn)。近年來的大量研究證明，采用中繼協(xié)作可以很好地提高無線通信系統(tǒng)的安全性能。本文主要以信息理論為基礎(chǔ)，研究了中繼竊聽信道的物理層安全問題。
　　本文首先研究了基于解碼轉(zhuǎn)發(fā)策

2、略的中繼竊聽信道，在系統(tǒng)總的發(fā)射功率一定的情況下，通過對(duì)信源的發(fā)送功率和中繼波束向量進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化，得到了系統(tǒng)的最優(yōu)安全傳輸速率。
　　本文重點(diǎn)研究了采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)（DF）策略的兩級(jí)中繼竊聽信道，并提出了兩級(jí)中繼竊聽信道模型。在系統(tǒng)總功率受限的情況下，通多對(duì)信源功率和中繼波束向量進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化得到了系統(tǒng)的可達(dá)安全速率。并通過仿真比較了基于解碼轉(zhuǎn)發(fā)（DF）策略的一級(jí)中繼竊聽系統(tǒng)和兩級(jí)中繼竊聽系統(tǒng)的最優(yōu)安全傳輸速率。仿真結(jié)果也確實(shí)證明，當(dāng)中

3、繼距離信源較遠(yuǎn)時(shí)，采用兩級(jí)中繼可以更好的協(xié)助發(fā)送者轉(zhuǎn)發(fā)信息，獲得比一級(jí)中繼系統(tǒng)更高的安全性能。
　　本文最后研究了竊聽者信道狀態(tài)信息未知情況下的兩級(jí)中繼竊聽系統(tǒng)。因不知道竊聽者的信道狀態(tài)信息，本文提出了一種在中繼處增加人工干擾噪聲的安全方案。中繼在協(xié)助轉(zhuǎn)發(fā)信源信息的同時(shí)也發(fā)送人工的干擾噪聲去迷惑潛在的竊聽者，從而有效的提高系統(tǒng)的可達(dá)安全速率，提升系統(tǒng)的安全性能。仿真結(jié)果同樣證明，當(dāng)中繼所處的位置遠(yuǎn)離信源時(shí)，采用兩級(jí)中繼可以獲得更高