基于凸優(yōu)化方法的認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)物理層安全研究.pdf

1、安全問題是無線網(wǎng)絡(luò)的核心研究點(diǎn)，是普及應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)條件。目前無線網(wǎng)絡(luò)的用戶數(shù)量持續(xù)增長、應(yīng)用環(huán)境不斷惡化，使得無線網(wǎng)絡(luò)安全面臨著越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。密鑰加密是傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。使用各種各樣的加密算法在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的上層對信息進(jìn)行加密，以實現(xiàn)通信安全。雖然這種技術(shù)能夠確保信息安全，但是計算特別復(fù)雜，并且算法也面臨被破譯的風(fēng)險。物理層安全與從網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層出發(fā)的密鑰加密技術(shù)不同，它對無線網(wǎng)絡(luò)的通信安全問題采用完全不同的角度來考慮。由于無

2、線網(wǎng)絡(luò)的信道是開放的，受到衰落、多徑等的影響，讓無線網(wǎng)絡(luò)的安全技術(shù)更有難度。不過，我們卻可以把這些不利的信道特性利用起來。無線網(wǎng)絡(luò)物理層安全以信息論為理論基礎(chǔ)，對無線信道的特性進(jìn)行利用，在物理層上來解決通信過程中的保密問題。
　　本文針對不同的無線網(wǎng)絡(luò)物理層安全問題進(jìn)行了研究，并提出了提高其安全性的方案。主要工作為：
　　1)對MISO認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)在加入人工噪聲后的的物理層安全性能進(jìn)行了研究。聯(lián)合優(yōu)化發(fā)送端的人工噪聲協(xié)方差

3、矩陣和發(fā)送波束成形向量，通過使用半定松弛技術(shù)，轉(zhuǎn)化成半定規(guī)劃問題，得到最優(yōu)發(fā)射方案。此外，如果信道狀態(tài)信息不能被次用戶發(fā)送者準(zhǔn)確得到的話，對發(fā)射端進(jìn)行魯棒性設(shè)計時我們使用的是最差性能最優(yōu)的方法。
　　2)對MISO認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)在加入?yún)f(xié)作節(jié)點(diǎn)后的的物理層安全性能進(jìn)行了研究。在該網(wǎng)絡(luò)中，添加一個多天線的干擾節(jié)點(diǎn)，干擾竊聽用戶以提高安全性。把次用戶的安全速率當(dāng)作優(yōu)化問題的目標(biāo)函數(shù)時，不容易求出最優(yōu)解。這里我們提出了POP算法和COP算