基于物理层安全的无线携能中继系统性能分析和优化
[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
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本文编号:2180779
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