能量采集与协作网络中的物理层安全传输机制研究

发布时间：2017-03-22 02:09

  本文关键词：能量采集与协作网络中的物理层安全传输机制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于无线传输介质的开放性,无线通信中信息的安全传输是一个重要的问题,而窃听是威胁信息安全的主要形式。随着计算机技术的发展,传统对抗窃听的加密编码方法面临越来越大的挑战。物理层安全则是在物理层上利用无线信道的物理特性来实现信息的安全传输。随着多天线和协作通信等无线通信技术的快速发展,在物理层上实现信息的安全传输成为可能。能量采集与能量协作是实现绿色通信的重要途径。本文研究能量采集与能量协作网络中的物理层安全问题,应用波束赋形和协作通信技术,在物理层上实现信息的保密传输。论文的工作如下:1.研究在由一个源端、一个目的端、一个窃听端和一个多天线中继节点组成的系统模型中,通过协作干扰和能量协作实现信息保密传输的问题。模型中,中继节点通过发送经过波束赋形的干扰信号干扰窃听者。由于中继自身无可用能量,需要由源端在其能量约束范围内向中继转移能量用于人工噪声的发送。通过理论分析,得到能量转移量、能量转移时间分配和中继干扰信号波束赋形的优化方案。仿真结果表明,在不消耗中继自身能量的条件下,与直接传输相比,能量协作和协作干扰方案能够显著提高系统的保密传输速率。2.研究由单天线的源-目的端和一个能量受限的多天线中继组成的无线网络中,存在一个单天线窃听者时信息的保密传输问题。中继由于本身可用能量较少,需要使用能量采集手段收集能量提高转发信号的功率。中继的天线分为两组,一组接收并转发信息,另一组将收到的信号转换为电能用于信号的转发。中继放大转发信号时采用波束赋形技术来防止窃听者获得信息。以最大化保密速率为目标,对放大转发的波束赋形方案和中继天线分组方案进行优化。给出了性能最优的遍历天线分组方案和低复杂度的次优天线分组方案。仿真结果表明,通过合理地安排中继的部分天线进行能量采集,以及优化中继波束赋形能够显著提高系统的保密性能。
【关键词】：物理层安全 保密速率 能量协作 能量采集 波束赋形
【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN918
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-10
• 注释表10-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 选题背景与意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 物理层安全研究现状13-15
• 1.2.2 能量采集与能量协作研究现状15-16
• 1.2.3 新能源网络中的物理层安全研究现状16-17
• 1.3 论文的主要工作及章节安排17-18
• 第2章 物理层安全及能量采集与协作技术简介18-32
• 2.1 物理层安全概述18-21
• 2.1.1 窃听信道模型18-20
• 2.1.2 安全性能指标20-21
• 2.2 物理层安全中的关键技术21-25
• 2.2.1 波束赋形技术21-23
• 2.2.2 人工噪声技术23-25
• 2.3 协作中继转发协议25-29
• 2.3.1 放大转发协议26-28
• 2.3.2 译码转发协议28-29
• 2.4 能量采集与协作29-31
• 2.4.1 能量采集与协作的基本概念29-30
• 2.4.2 无线能量传输技术30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 基于协作干扰和能量协作的保密传输方案32-48
• 3.1 引言32
• 3.2 系统模型和协作方案32-35
• 3.2.1 系统模型32-33
• 3.2.2 协作方案33-35
• 3.3 保密速率的优化分析35-41
• 3.3.1 能量转移时间固定35-39
• 3.3.2 能量转移时间可变39-41
• 3.4 仿真结果及分析41-46
• 3.4.1 中继位置对能量转移比例和保密速率的影响42-44
• 3.4.2 源端的初始能量对能量转移比例和保密速率的影响44-45
• 3.4.3 能量传输速率对能量转移比例和保密速率的影响45-46
• 3.5 本章小结46-48
• 第4章 基于中继波束赋形和能量采集的保密传输方案48-62
• 4.1 引言48
• 4.2 系统模型48-51
• 4.3 优化问题分析51-55
• 4.3.1 优化问题的数学模型51-52
• 4.3.2 波束赋形设计52-54
• 4.3.3 遍历的天线分组方案54
• 4.3.4 低复杂度的天线分组方案54-55
• 4.4 仿真结果及分析55-60
• 4.4.1 中继位置对保密性能的影响56-57
• 4.4.2 源端发送功率对保密性能的影响57-58
• 4.4.3 中继天线数目对保密性能的影响58-59
• 4.4.4 中继自身发送功率对保密性能的影响59-60
• 4.5 本章小结60-62
• 第5章 总结与展望62-64
• 5.1 本文工作总结62
• 5.2 后续的研究工作62-64
• 参考文献64-69
• 附录A 式(4.14)最大值问题的证明69-71
• 附录B 式(4.17)的求解71-73
• 致谢73-74
• 攻读硕士学位期间从事的科研工作及取得的成果74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 毕奇;谢伟良;陈鹏;;LTE多天线技术发展趋势[J];电信科学;2014年10期

2 Biao He;Xiangyun Zhou;Thushara D.Abhayapala;;Wireless Physical Layer Security with Imperfect Channel State Information: A Survey[J];ZTE Communications;2013年03期

3 杜冬梅;何青;张志;;无线传感器网络能量收集技术分析[J];微纳电子技术;2007年Z1期

  本文关键词：能量采集与协作网络中的物理层安全传输机制研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：260688