当前位置:主页 > 科技论文 > 信息工程论文 >

基于物理层安全的无线携能中继系统性能分析和优化

发布时间:2018-08-13 11:02
【摘要】:由于电磁波在自由空间传输的广播特性,无线通信不可避免地受到非法窃听的威胁。传统意义上,信息安全一般通过高层的加密机制来实现。近年来,物理层安全作为一种前景广阔的信息安全技术,受到了学术界和工业界的广泛关注。物理层安全技术利用无线信道本身的随机特性,如衰落、噪声和干扰等,使得窃听节点无法正确译码所截获的信号,从而保证信息传输的安全性。本文考虑一个大规模多天线携能中继系统,其中源节点在中继节点的协助下向目的节点传输保密信息,而一个非法的窃听节点企图窃取来自中继节点的转发信息。中继节点能量受限,源节点向中继节点同时传输信息和能量,而中继节点利用接收到的能量对信息进行转发。首先,在中继节点只能获取不完整合法信道状态信息和无法获取窃听信道状态信息的情况下,文章分析了在采用放大转发(AF)和解码转发(DF)两种协议下的大规模多天线携能中继系统的安全中断容量。进一步,对两种中继协议下的安全中断容量进行了渐近分析,得到了系统的极限性能。为了提升系统的安全性能,提出了安全中断容量最大化功率分配方案和中继转发协议切换方案。其次,为了同时从安全性和资源利用的有效性两个方面分析系统性能,建立了中继系统的总功率消耗模型,并给出了AF无线携能中继系统的安全能量效率表达式。以最大化安全能量效率为目标,对源节点的发射功率进行优化,给出了安全能量效率最大化功率分配算法。仿真结果证明了所提出的功率分配算法的有效性。最后,考虑到绿色通信的要求,研究了自由空间路径损耗模型下的功率消耗,并得到了DF携能中继系统安全能量效率闭式表达式。通过设计源节点发射功率分配方案,实现了系统安全能量效率的最大化。数值仿真验证了所提出的功率分配方案的有效性,并对比了系统在不同参数取值下的性能。
[Abstract]:Due to the broadcast characteristics of electromagnetic wave transmission in free space, wireless communication is inevitably threatened by illegal eavesdropping. In the traditional sense, information security is generally realized by high-level encryption mechanism. In recent years, physical layer security, as a promising information security technology, has received extensive attention from academia and industry. Physical layer security technology makes use of the random characteristics of the wireless channel such as fading noise and interference to make the eavesdropping node unable to decode the intercepted signals correctly so as to ensure the security of information transmission. In this paper we consider a large scale multi-antenna portable relay system in which the source node transmits confidential information to the destination node with the assistance of the relay node while an illegal eavesdropping node attempts to steal the forwarding information from the relay node. The energy of the relay node is limited, the source node transmits the information and energy to the relay node simultaneously, and the relay node transmits the information using the received energy. First, if the relay node can only obtain incomplete legitimate channel state information and eavesdropping channel state information, In this paper, the security interrupt capacity of large scale multi-antenna portable relay system is analyzed under the two protocols of amplifying and forwarding (AF) and decoding forwarding (DF). Furthermore, the security interrupt capacity under two relay protocols is asymptotically analyzed, and the limit performance of the system is obtained. In order to improve the security performance of the system, a security interrupt capacity maximization power allocation scheme and a relay forwarding protocol switching scheme are proposed. Secondly, in order to analyze the system performance both in terms of security and efficiency of resource utilization, the total power consumption model of the relay system is established, and the expression of the secure energy efficiency of the AF wireless portable relay system is given. In order to maximize the safety energy efficiency, the transmission power of the source node is optimized, and the maximum power allocation algorithm of the safety energy efficiency is presented. Simulation results show the effectiveness of the proposed power allocation algorithm. Finally, considering the requirements of green communication, the power consumption under the free space path loss model is studied, and the closed expression of secure energy efficiency of DF power relay system is obtained. The system safety energy efficiency is maximized by designing the source node transmission power allocation scheme. The effectiveness of the proposed power allocation scheme is verified by numerical simulation, and the performance of the system under different parameters is compared.
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN92

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 智慧;杨龙祥;朱洪波;;一种双向中继系统中的中继处理方案[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2013年01期

2 周想凌;微波同频中继系统设计计算的特殊性探讨[J];电力系统通信;1996年03期

3 孙少辉;南海涛;张景忠;;对便携式应急移动调频中继系统的测试研究[J];中国无线电;2007年11期

4 唐伦;龙叶华;陈前斌;曾孝平;;协作中继系统多目标联合的跨层资源分配[J];应用科学学报;2011年04期

5 李超林;;无线通信中协同中继系统链路层关键技术研究[J];科技通报;2013年06期

6 田心记;海林鹏;张延良;李亚;;3时隙的双向中继系统中用户选择的性能分析[J];计算机应用研究;2013年01期

7 郑侃;蒋辉;龙航;王文博;;预编码技术在协同中继系统中的应用[J];电信科学;2008年08期

8 侯萌;;无源中继系统在现网中运用的可行性研究[J];广东通信技术;2010年12期

9 苏莉萍;;协同中继系统功率分配算法研究[J];广西工学院学报;2013年01期

10 宋文;唐伦;陈前斌;;基于中继系统的功率分配研究[J];电视技术;2009年S2期

相关会议论文 前5条

1 王永奇;张永贵;;基于无线中继系统的井下安全避险系统应用[A];第九届全国采矿学术会议暨矿山技术设备展示会论文集[C];2012年

2 刘金柳;李颖;孙岳;;一种适用于半双工MIMO中继系统的新型发送端预编码策略[A];中国电子学会第十七届信息论学术年会论文集[C];2010年

3 文琪;李乐民;;3GPP LTE物理层关键技术[A];四川省通信学会2007年学术年会论文集[C];2007年

4 黄一平;;一种基于TD-SCDMA系统物理层原理的仿真实现[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年

5 郑重;李少华;刘亚斌;李敬东;;安全通信中的抗重播机制的研究与实现[A];第十八次全国计算机安全学术交流会论文集[C];2003年

相关重要报纸文章 前8条

1 汤铭;泛达推出统一物理层基础设施策略[N];计算机世界;2008年

2 周;泛达推出统一物理层基础设施策略[N];电脑商报;2008年

3 张彤;UPI统一物理层基础设施[N];网络世界;2008年

4 ;泰克为SATA修订版3.0物理层测试提供测试文档[N];电子报;2008年

5 ;TI推出物理层/链路控制方案[N];中国电子报;2001年

6 本报记者 那罡;复杂是安全的天敌[N];中国计算机报;2010年

7 刘喜喜;欲引领未来布线技术走向 泛达发布UPI策略[N];中国计算机报;2008年

8 罗德与施瓦茨中国有限公司产品支持经理 安毅;破解WiMAX物理层测试瓶颈[N];通信产业报;2007年

相关博士学位论文 前10条

1 王海红;非理想CSI情形下中继/多小区MIMO系统中的关键技术研究[D];国防科学技术大学;2013年

2 郭晶;多天线中继系统的性能研究[D];西安电子科技大学;2014年

3 史士杰;双向中继系统传输策略与性能研究[D];中国矿业大学;2016年

4 王静怡;无线中继系统中的信道编码技术研究[D];西安电子科技大学;2016年

5 秦东;无线中继系统的资源分配与性能分析[D];东南大学;2016年

6 张超;分布式空时中继系统的关键技术研究[D];中国科学技术大学;2010年

7 石t,

本文编号:2180779


资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/2180779.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户30976***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com