基于协作干扰的认知中继网络物理层安全研究
发布时间：2022-02-16 09:17
随着当下信息时代通信业务的需求量大幅度增加,使得稀缺的频谱资源和低下的利用率之间的矛盾日益激化。为了解决这一问题,结合了认知无线电与中继协作技术的认知中继网络应运而生,不但可以扩展无线覆盖区域,还能提高频谱利用率。然而,无线通信因其天然的开放性和广播性特点,极易受到窃听和干扰等安全威胁。尤其在认知中继网络传输中,这种威胁更大,传统的链路层安全机制很难从根本上应对这些安全威胁,保护无线通信系统的安全。物理层安全通过利用无线信道的物理特性和干扰特性来提高网络的安全性能,对于解决无线通信的安全问题具有很大的潜力。本文重点研究认知中继网络的物理层安全问题。通过在网络中引入协作干扰,开展了如下两个方面的研究:针对中继可信的认知中继网络模型的安全传输问题,提出了基于传输中继和干扰中继联合优化选择的物理层安全方案。通过优化选取协作传输中继和协作干扰中继实现信息的安全传输,分析推导出瑞利衰落环境下所提方案保密中断概率的闭式表达式,并在此基础上做了大量仿真分析研究。数值仿真结果表明,在不同场景情况下,传输中继和干扰中继联合优化选择方案均可实现较低的保密中断概率,可以提升认知中继网络信息传输的安全性能。针...
【文章来源】：西北大学陕西省211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单中继选择方式
图 2 多中继选择方式继网络中需借助中继节点协助信息传输，此时中继节点采用的着重要角色。目前，中继协作转发技术主要采用放大转发（）和译码转发（Decode and Forword, DF）两种协作模式[38]。当时，中继节点会先对接收到的信号进行放大处理，然后再向目放大系数可以改变原有传输信号的发射功率，从而实现所需中放大系数也可以根据实时的瞬时信道状态信息进行自适应调有实现简单和转发处理时延小等优点，但同时也存在扩大噪声转发协作模式时，中继节点会先对接收信号进行解译，然后将目的节点。通过解译处理，可以消除信息传输过程中噪声等干只有正确译码才能进行信息传输，也有利于信息传输的正确性升信息传输的可靠性和安全性，但由于需要进行解码和编码操
第二章 相关理论概述及技术介绍说次用户需要借助频谱感知来准确获得授权频段的空闲时段，在这一条件下才能进行自己的信息传输[39]。机会接入频谱共享方式下认知中继网络的系统模型如图 3 所示，其中PT 为主用户传输节点，PD 为主用户目的节点，ST 为次用户传输节点，Rk为 K 个中继节点，SD 为次用户目的节点，E 为窃听节点。由于这种先感知后接入的频谱共享方式，次用户网络的通信只能在主用户空闲时才能进行，这就使得原有系统模型中主用户网络的覆盖范围将次用户网络包含。采用机会接入频谱共享方式可以保证主用户网络的通信质量不受干扰，使得次用户网络通信时的传输功率不再受严格约束，从而次用户网络的覆盖范围也会得到扩展。需要注意的是，采用机会接入频谱共享方式时，需要进行准确的频谱空洞检测，当主用户恢复通信状态时也需要及时的切换出授权频段，这些大大提升了实现的复杂度。综上所述，该方式下的认知中继网络具有一定的应用前景，但仍存在一些复杂的技术性问题急需解决。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于中继联合优化选择的物理层安全方案[J]. 王少迪,高宝建,张育铖,赵泽. 计算机工程. 2019(02)
[2]基于多窃听协作的最佳中继安全可靠性能研究[J]. 李美玲,董增寿,王钢飞,路兆铭. 通信学报. 2017(10)
[3]认知多中继网络中联合中继选择与预编码算法[J]. 宋明红,吴波,刘春晓. 电子技术应用. 2016(10)
[4]基于时频资源分配的认知无线中继网络物理层安全研究[J]. 高锐锋,倪丹艳,包志华,胡英东. 计算机科学. 2016(04)
[5]联合多用户调度与协作干扰选择的无线物理层安全研究[J]. 邹玉龙,蒋元. 数据采集与处理. 2015(04)
[6]窃听环境下协作通信网络的机会中继选择方法[J]. 李国兵,惠鏸. 计算机工程. 2015(05)
[7]基于多节点分组协作干扰的无线物理层安全传输[J]. 邓浩,王慧明,王文杰. 中国科学:信息科学. 2014(11)
[8]基于位置的认知网络中继选择与功率分配[J]. 雷维嘉,崔军,谢显中. 电子科技大学学报. 2014(04)
[9]认知无线电网络中次用户平均吞吐量的优化[J]. 刘洋,崔颖,李鸥. 电子与信息学报. 2014(07)
[10]无线通信物理层安全方法综述[J]. 胡爱群,李古月. 数据采集与处理. 2014(03)
硕士论文
[1]衰落环境下无线认知中继网络传输性能与物理层安全研究[D]. 陈蕾.扬州大学 2016
[2]无线协作通信系统传输方案与中继选择优化方案的研究[D]. 赵问吉.杭州电子科技大学 2014
本文编号：3627717
【文章来源】：西北大学陕西省211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
单中继选择方式
图 2 多中继选择方式继网络中需借助中继节点协助信息传输，此时中继节点采用的着重要角色。目前，中继协作转发技术主要采用放大转发（）和译码转发（Decode and Forword, DF）两种协作模式[38]。当时，中继节点会先对接收到的信号进行放大处理，然后再向目放大系数可以改变原有传输信号的发射功率，从而实现所需中放大系数也可以根据实时的瞬时信道状态信息进行自适应调有实现简单和转发处理时延小等优点，但同时也存在扩大噪声转发协作模式时，中继节点会先对接收信号进行解译，然后将目的节点。通过解译处理，可以消除信息传输过程中噪声等干只有正确译码才能进行信息传输，也有利于信息传输的正确性升信息传输的可靠性和安全性，但由于需要进行解码和编码操
第二章 相关理论概述及技术介绍说次用户需要借助频谱感知来准确获得授权频段的空闲时段，在这一条件下才能进行自己的信息传输[39]。机会接入频谱共享方式下认知中继网络的系统模型如图 3 所示，其中PT 为主用户传输节点，PD 为主用户目的节点，ST 为次用户传输节点，Rk为 K 个中继节点，SD 为次用户目的节点，E 为窃听节点。由于这种先感知后接入的频谱共享方式，次用户网络的通信只能在主用户空闲时才能进行，这就使得原有系统模型中主用户网络的覆盖范围将次用户网络包含。采用机会接入频谱共享方式可以保证主用户网络的通信质量不受干扰，使得次用户网络通信时的传输功率不再受严格约束，从而次用户网络的覆盖范围也会得到扩展。需要注意的是，采用机会接入频谱共享方式时，需要进行准确的频谱空洞检测，当主用户恢复通信状态时也需要及时的切换出授权频段，这些大大提升了实现的复杂度。综上所述，该方式下的认知中继网络具有一定的应用前景，但仍存在一些复杂的技术性问题急需解决。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于中继联合优化选择的物理层安全方案[J]. 王少迪,高宝建,张育铖,赵泽. 计算机工程. 2019(02)
[2]基于多窃听协作的最佳中继安全可靠性能研究[J]. 李美玲,董增寿,王钢飞,路兆铭. 通信学报. 2017(10)
[3]认知多中继网络中联合中继选择与预编码算法[J]. 宋明红,吴波,刘春晓. 电子技术应用. 2016(10)
[4]基于时频资源分配的认知无线中继网络物理层安全研究[J]. 高锐锋,倪丹艳,包志华,胡英东. 计算机科学. 2016(04)
[5]联合多用户调度与协作干扰选择的无线物理层安全研究[J]. 邹玉龙,蒋元. 数据采集与处理. 2015(04)
[6]窃听环境下协作通信网络的机会中继选择方法[J]. 李国兵,惠鏸. 计算机工程. 2015(05)
[7]基于多节点分组协作干扰的无线物理层安全传输[J]. 邓浩,王慧明,王文杰. 中国科学:信息科学. 2014(11)
[8]基于位置的认知网络中继选择与功率分配[J]. 雷维嘉,崔军,谢显中. 电子科技大学学报. 2014(04)
[9]认知无线电网络中次用户平均吞吐量的优化[J]. 刘洋,崔颖,李鸥. 电子与信息学报. 2014(07)
[10]无线通信物理层安全方法综述[J]. 胡爱群,李古月. 数据采集与处理. 2014(03)
硕士论文
[1]衰落环境下无线认知中继网络传输性能与物理层安全研究[D]. 陈蕾.扬州大学 2016
[2]无线协作通信系统传输方案与中继选择优化方案的研究[D]. 赵问吉.杭州电子科技大学 2014
本文编号：3627717
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