无线通信中主动式合法监听方法研究
发布时间：2020-08-20 23:52
【摘要】：无线通信技术在给人们的生活带来便利的同时,也引发了新的挑战。随着在线支付和网上银行等业务的普及,人们的日常生活与无线网络息息相关。但是由于无线网络的广播特性以及它开放的空中接口,不法分子将利用这一漏洞进行违法行为,为犯罪和恐怖活动提供便利。为了防范这种情况的发生和恶化,就需要有政府授权的合法监听器来对无线网络中潜在的可疑通信进行监听和干涉,由此本文针对合法监听技术展开了深入的研究。首先,考虑到如今大规模分布的通信节点,本文提出了多条可疑链路下的主动式合法监听系统,对可疑链路进行干涉来提升监听系统的监听性能。同时,考虑到监听器的能量限制以及可疑链路传输的信息危害程度不同,提出了基于危害度的监听速率最大化问题,优化了合法监听器的监听策略,其中包括对各条可疑链路采取干扰策略还是欺骗中继策略,以及对合法监听器干涉相应可疑链路所消耗功率的优化。根据优化目标和限制条件,判断出优化问题是一个复杂的混合整数非线性规划(Mixed Integer Nonlinear Programming,MINLP)问题。根据合法监听器的两种策略,将监听器的能量划分为干扰能量和中继能量,并将优化问题分解为干扰子问题和中继子问题,利用成功监听条件将两个子问题分别求解,得出两个子问题的最优解,并提出低复杂度的启发式算法。最后利用二分法求解出最优的监听方案。仿真结果表明本文提出的多链路主动监听方法的监听性能优于被动监听方法以及主动干扰监听方法,并且提出的启发式算法性能接近最优解。其次,考虑到合法监听器是一个能量受限设备,除监听速率之外,监听能耗也是一个重要的性能指标,并且可疑发送端也可能会采取相应的措施改善它的通信质量,如发射功率自适应技术。基于监听器能耗的考虑,本文提出监听能效最大化的优化目标,并在优化条件中考虑了监听成功率和监听速率,在三者的均衡中求得最佳的监听方案。同时,对比了可疑发送端采取两种不同的发送功率策略下的监听效果,分别为固定发射功率和自适应发射功率。仿真结果表明提出的监听策略比平均功率分配策略以及主动干扰监听策略的性能更好,并且提出的监听策略能够解决可疑发送端采用自适应发射功率而产生的博弈问题。最后,当合法监听器监听范围内存在大量可疑链路时,同时要监听的可疑链路可能超出监听器的承受能力,并且监听器不能保证对部分距离较远的可疑链路的监听效果。在这种情况下,提出一种合作监听系统,考虑一个主监听器和一个辅助监听器相互合作的监听模式,由主监听器提供给辅助监听器干涉可疑链路的能量作为合作代价。将合作监听系统的监听能效作为优化目标,建立的优化问题仍是MINLP问题,利用最优干扰功率的阈值特性,优化问题分解为最佳监听天线选择问题和最佳干扰天线选择问题。仿真结果表明合作监听方案与非合作监听以及目前的主动式监听相比,具有更高的监听速率和监听能效。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN92
【图文】：
2]图 2-2 四种监听策略下的系统监听速率图2-2给出了监听器能量限制对系统监听速率的影响，图中有四种监听策略，包括最优监听方案，本章提出的启发式算法，最优功率划分系数下的平均功率分配方案（功率划分系数为 ，监听器按最优功率划分系数将能量分为两部分后，再平均分配各集合中的能量用来干涉每条可疑链路）以及等分功率下的平均功率分配方案（功率划分系数为 0.5）。从仿真结果中，可以得出对比平均功率分配方案，本章提出的算法可以获得更高的监听速率。当可疑链路数量 N 20并且监听器功率 Q 16dB时，监听器可以成功监听超过 80%的可疑链路。此外，从仿真结果可以看出
华北电力大学硕士学位论文听器采用了先进的自干扰消除技术，但是在实际中，经过自干扰依旧会收到自干扰的影响，在这里通过仿真，将自干扰的影响考消除技术可以将自干扰削弱 40dB，更具体的方案将在后两章中具结果看，在自干扰的影响下，监听器的监听速率会比理想中的要听的可疑链路增加，自干扰的影响也会加强。后，从图 2-2 中，本章还对比了不同可疑链路数量对监听器监听仿真结果看，可疑链路数量越多，初始的监听速率也会越高，并听需要花费的能量也更多。
真分析与结果章考虑了一对采用 OFDM 技术进行通信的可疑发送设备以及相，所有的发送功率都按照噪声功率2 1标准化。没有特殊说明的总发射功率为 37 dB，并将通信链路划分为 50 个相互正交的疑 链路 ，监听 链路和干涉 链 路的信道系数都设为均 值为(Independent Circularly Symmetric Complex Gaussian)随机变量。具 3-2 所示：表 3.2 仿真参数系统配置 参数可疑发送端发射总功率 P 37 dB噪声功率2 (l )1可疑子链路数量 N 50信道增益均值 0.5固定功率下的可疑子链路发射功率consp 20 dB
本文编号：2798610
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN92
【图文】：
2]图 2-2 四种监听策略下的系统监听速率图2-2给出了监听器能量限制对系统监听速率的影响，图中有四种监听策略，包括最优监听方案，本章提出的启发式算法，最优功率划分系数下的平均功率分配方案（功率划分系数为 ，监听器按最优功率划分系数将能量分为两部分后，再平均分配各集合中的能量用来干涉每条可疑链路）以及等分功率下的平均功率分配方案（功率划分系数为 0.5）。从仿真结果中，可以得出对比平均功率分配方案，本章提出的算法可以获得更高的监听速率。当可疑链路数量 N 20并且监听器功率 Q 16dB时，监听器可以成功监听超过 80%的可疑链路。此外，从仿真结果可以看出
华北电力大学硕士学位论文听器采用了先进的自干扰消除技术，但是在实际中，经过自干扰依旧会收到自干扰的影响，在这里通过仿真，将自干扰的影响考消除技术可以将自干扰削弱 40dB，更具体的方案将在后两章中具结果看，在自干扰的影响下，监听器的监听速率会比理想中的要听的可疑链路增加，自干扰的影响也会加强。后，从图 2-2 中，本章还对比了不同可疑链路数量对监听器监听仿真结果看，可疑链路数量越多，初始的监听速率也会越高，并听需要花费的能量也更多。
真分析与结果章考虑了一对采用 OFDM 技术进行通信的可疑发送设备以及相，所有的发送功率都按照噪声功率2 1标准化。没有特殊说明的总发射功率为 37 dB，并将通信链路划分为 50 个相互正交的疑 链路 ，监听 链路和干涉 链 路的信道系数都设为均 值为(Independent Circularly Symmetric Complex Gaussian)随机变量。具 3-2 所示：表 3.2 仿真参数系统配置 参数可疑发送端发射总功率 P 37 dB噪声功率2 (l )1可疑子链路数量 N 50信道增益均值 0.5固定功率下的可疑子链路发射功率consp 20 dB
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 冯元;侯晓峗;魏浩;朱艳;高磊;;节点位置对窃听信道安全容量的影响[J];计算机技术与发展;2014年12期
本文编号：2798610
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