全雙工中繼網(wǎng)絡(luò)中的物理層安全技術(shù)研究.pdf

1、由于無線通信的廣播特性，通過無線介質(zhì)傳輸?shù)男畔⒂锌赡苁艿椒欠ㄓ脩艚孬@和竊聽。傳統(tǒng)的信息安全方法一般基于網(wǎng)絡(luò)層密鑰技術(shù)，需要很強的計算機處理能力才能破譯，隨著計算機運算速度不斷提高，被破解的可能性也大大提高。物理層安全技術(shù)通過無線信道的物理特征來確保通信信息的安全性，使無線通信系統(tǒng)中的傳輸數(shù)據(jù)在底層進(jìn)行處理，可以增強傳輸過程中的數(shù)據(jù)保密性。
　　隨著全雙工無線電通信技術(shù)的迅速發(fā)展，目前最新的研究實驗成果已經(jīng)實現(xiàn)信號同時同頻傳輸，其自

2、干擾可以被抑制到白噪聲水平。在全雙工中繼場景下對物理層安全技術(shù)進(jìn)行研究，既可以發(fā)揮協(xié)作中繼的特點，又可以通過全雙工技術(shù)使系統(tǒng)傳輸速率與安全保密性能近乎倍增，因此研究全雙工協(xié)作中繼場景下的物理層安全技術(shù)具有重要意義。本文通過對人工噪聲與中繼波束成形矢量的設(shè)計，實現(xiàn)了全雙工中繼場景下的安全傳輸方法，主要研究工作如下：
　　1.本文在多節(jié)點協(xié)作的全雙工中繼網(wǎng)絡(luò)模型下，設(shè)計了融合人工噪聲的中繼轉(zhuǎn)發(fā)方案，提出了基于安全速率最大化與功率最小化

3、準(zhǔn)則的優(yōu)化算法，并通過對KKT條件的推導(dǎo)，以及安全速率最大化問題和功率最小化問題之間的強對偶性，證明了算法的最優(yōu)性。仿真結(jié)果表明本文所提出的安全傳輸方案，相比原有的波束成形技術(shù)在系統(tǒng)性能上有顯著提升。
　　2.由于實際場景中發(fā)送端已知的信道狀態(tài)信息具有不確定性這一現(xiàn)狀，本文對全雙工中繼場景中的魯棒性安全傳輸方案進(jìn)行了設(shè)計。在有界誤差模型和統(tǒng)計誤差模型下，通過S-procedure等方法將竊聽端的SINR約束轉(zhuǎn)換為線性不等式約束，將