中繼網(wǎng)絡(luò)編碼協(xié)作傳輸功率分配與安全策略研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著微電子技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)通信技術(shù)得到了空前的發(fā)展，移動(dòng)用戶的數(shù)量也急劇增加，因此人們對(duì)于無(wú)線通信的性能的要求越來(lái)越高。中繼協(xié)作技術(shù)的廣泛應(yīng)用大大改善了蜂窩網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量。它通過(guò)信源和中繼之間的相互協(xié)作形成“虛擬MIMO”系統(tǒng)，不僅可以擴(kuò)大通信的覆蓋范圍，還可以通過(guò)分集增益增強(qiáng)通信的可靠性，有效地提高了通信質(zhì)量。上行鏈路多址接入中繼信道(MARC，Multiple-Access Relay Channel)模型

2、是協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)典的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由兩個(gè)發(fā)射節(jié)點(diǎn)、一個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)和一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。MARC通信系統(tǒng)恰好可以將協(xié)作中繼技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)結(jié)合，打破了協(xié)作中繼技術(shù)容量受限的缺陷，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的信道容量。然而，目前針對(duì)該上行鏈路的研究仍然面臨許多問(wèn)題。由于MARC系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)較多，而系統(tǒng)中的功率資源有限，節(jié)點(diǎn)間合理地功率分配十分必要。除此之外，MARC系統(tǒng)中源節(jié)點(diǎn)和基站完成一次通信需要多次廣播有用信息，而無(wú)線信道的廣播特性使得竊聽(tīng)者能夠不被發(fā)現(xiàn)

3、地獲取有用信息，對(duì)該上行鏈路的安全性造成巨大的威脅。針對(duì)以上兩個(gè)問(wèn)題，本文基于蜂窩網(wǎng)上行鏈路的多址接入中繼MARC系統(tǒng)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，以最優(yōu)化系統(tǒng)信道容量的功率分配和優(yōu)化系統(tǒng)保密容量的安全策略進(jìn)行研究，主要工作包括:
　　(1)針對(duì)采用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的MARC系統(tǒng)，本文假設(shè)在系統(tǒng)發(fā)射總功率一定的條件下，以系統(tǒng)的信道容量最大化為目標(biāo)，研究分析了兩個(gè)信源和中繼的功率分配方案;并通過(guò)數(shù)值仿真，與未采用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的中繼系統(tǒng)比較，得出使

4、用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)為系統(tǒng)信道容量帶來(lái)的增益。
　　(2)針對(duì)MARC系統(tǒng)中存在竊聽(tīng)者的場(chǎng)景，本文分別提出了友好干擾節(jié)點(diǎn)干擾和基站干擾的幾種不同加擾策略;然后，推導(dǎo)出不同策略對(duì)應(yīng)的保密容量公式;最后，通過(guò)數(shù)值仿真比較，得到最優(yōu)的加擾策略，并結(jié)合第一部分主信道容量最大時(shí)信源和中繼的功率分配結(jié)果，合理分配發(fā)射有用信號(hào)和干擾信號(hào)的功率資源從而最大地提升系統(tǒng)保密容量。
　　本文從優(yōu)化MARC系統(tǒng)的傳輸性能和安全性能出發(fā)，首先對(duì)采用網(wǎng)絡(luò)編碼