协同中继网络的高能效安全中继选择方案

发布时间：2017-11-11 08:08

  本文关键词：协同中继网络的高能效安全中继选择方案

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【摘要】：近十几年来,蜂窝网络市场以惊人的速度在不断增长。无线设备和服务的大量需求,导致无线通信技术的能源消耗及CO2排放量剧增。同时由于移动设备电池寿命非常有限,因此必须控制无线网络中的能源消耗,提高能源效率,减少碳排放量。另一方面,由于无线媒介具有广播特性,使得保密信息在无线通信过程中极易被窃听。提高无线通信安全的传统方法是在网络层对信息进行加密处理,但是由于智能设备计算能力的快速提升,采用传统方法很难保证系统安全。因此能够利用无线信道特性来提高数字通信系统安全的物理层安全方法受到了广泛关注。可见,提高能源效率和物理层安全是下一代无线网络中需要解决的重要问题。本文提出了一种安全协同中继网络的高能效中继选择和功率分配方案,该方案能够同时满足通信可靠性和物理层安全的要求。针对AF和DF两种协作策略,推导了最小化系统总功耗的中继选择准则。我们还定义了可靠性和安全性中断概率(RSOP)作为系统性能的衡量指标,并且推导了本文所提AF和DF方案RSOP性能的闭合表达式。最后,通过Monte Carlo仿真结果验证了本文所提方案的能源有效性和RSOP性能。研究结果表明:(1)本文提出的AF和DF两种高能效安全中继选择方案,从系统总功耗和RSOP性能两个角度都明显优于直接传输。(2)就物理层安全而言,本文AF和DF方案采用基于信噪比的约束条件比基于安全容量的约束条件要求更高,保障了信息传输的安全性。(3)对于本文提出的DF方案,只要使得源节点发送功率满足源节点到中继节点之间链路的可靠性要求,其采用最优中继选择准则和广义最优中继选择准则时的RSOP性能和本文提出的AF方案相同。(4)通过增加中继数目,可以大幅度提高本文AF和DF方案的能源效率和RSOP性能。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN918

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本文编号：1170516