基于人工噪声干扰的物理层安全传输研究
本文关键词:基于人工噪声干扰的物理层安全传输研究 出处:《南昌大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
更多相关文章: 物理层安全 人工噪声干扰 功率分配 保密容量 信息与能量同时传输
【摘要】:随着无线通信技术的快速发展,无线通信系统所面临的安全形势也变得更加复杂化和多样化。传统的加密算法并不能有效的解决无线通信系统中面临的安全威胁,物理层安全为实现无线通信系统信息安全传输提供一个全新的视角。物理层安全的基本思想是利用无线信道的互易性、时变性和随机性等特性实现信息的安全传输。本文提出一种基于人工噪声干扰的物理层安全传输策略,利用功率分配技术将人工噪声添加到用户私密信息中,以降低窃听信道的传输质量。分析窃听节点的空域分布,研究信道衰落对于系统保密性能的影响。本文的主要研究成果如下:针对AF协议的多用户不受信中继网络,采用三时隙时分控制的多用户协作传输协议。通过对多用户窃听信道建立数学模型,推导出系统保密容量的数学表达式。基于用户保密容量最小值的最大化和系统保密容量最大化两种不同的标准,利用SQP算法求解系统最佳功率分配因子。MATLAB仿真结果表明本文提出的联合人工噪声干扰和协作分集的传输策略可以有效的提高系统的保密性能。将上述研究成果进一步推广到DF协议的双向中继网络中,面对双向中继窃听信道提出一种基于人工噪声干扰和信息与能量同时传输(SWIPT)的传输策略。双向中继网络采用两时隙传输方案,能量收集节点利用自身在第一时隙收集的能量在第二时隙发射人工噪声干扰。通过对信道的建模,推导系统保密容量的数学表达式。分析SWIPT技术对系统功率分配因子和系统保密容量的增益。仿真结果表明联合人工噪声干扰和SWIPT技术可以进一步提高双向中继网络的保密性能。
[Abstract]:With the rapid development of wireless communication technology. The security situation of wireless communication systems has become more complex and diversified. Traditional encryption algorithms can not effectively solve the security threats in wireless communication systems. Physical layer security provides a new perspective for the secure transmission of information in wireless communication systems. The basic idea of physical layer security is to make use of the reciprocity of wireless channels. In this paper, a physical layer security transmission strategy based on artificial noise interference is proposed, and the artificial noise is added to the user's private information by power allocation technology. In order to reduce the transmission quality of eavesdropping channel, the spatial distribution of eavesdropping nodes is analyzed. The main results of this paper are as follows: Multi-user untrusted relay network for AF protocol. The multi-user cooperative transmission protocol based on three-slot time division control is used to establish the mathematical model of multi-user eavesdropping channel. The mathematical expression of the system security capacity is derived. Based on the maximization of the minimum user security capacity and the maximum system security capacity, two different standards are proposed. The SQP algorithm is used to solve the optimal power allocation factor of the system. The simulation results show that the proposed joint artificial noise interference and cooperative diversity transmission strategy can effectively improve the security performance of the system. The above research results are further extended to the bidirectional relay network of DF protocol. A transmission strategy based on artificial noise interference and simultaneous transmission of information and energy is proposed for bidirectional relay eavesdropping channel. Two-slot transmission scheme is adopted in bidirectional relay network. The energy collection node emits artificial noise interference in the second time slot using the energy collected by itself in the first time slot. The mathematical expression of system security capacity is derived. The gain of power allocation factor and system security capacity by SWIPT technology is analyzed. The simulation results show that the combined artificial noise interference and SWIPT technique can be combined with each other. Step-by-step to improve the security performance of two-way relay networks.
【学位授予单位】:南昌大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN918
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,本文编号:1431427
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