广义K分布信道下协作通信系统的物理层安全

发布时间：2020-09-28 10:56

　　 近年来,随着无线通信技术的不断发展以及广泛应用,极大地丰富和便利了人们的生活。比起有线通信,由于无线通信技术的在传输的过程中具有广播开放的特性,容易导致在通信的过程中遭受到非法用户的恶意窃听和冒充攻击,信息安全问题也越来越受到人们的重视。传统的无线通信技术是通过高层加密方式和身份验证来保证信息进行安全交换的。而秘钥的产生需要超高的计算复杂度来实现加密算法,这样必定会给系统带来额外的信令开销,而且随着无线通信网络日趋复杂多样,秘钥的分发与交互也会变得越来越困难。物理层安全技术通过利用底层无线信道的互易性和唯一性等物理特征而不是仅仅运用提高计算复杂度的方法来保证数据安全传输,并且也不需要在高层建立安全机制,从而降低了系统的开销。而且物理层安全技术可以通过利用信道时变性的特点与协作技术、多天线技术等相结合对信号进行处理,可以提高信道的容量,有效地干扰窃听,是解决无线通信系统中信息安全问题的一个新思路,具有广阔研究空间和应用前景。在信息的传输过程中,信道衰落会影响信号的强度和信号的传输,其根据功率下降的快慢可以分为大尺度衰落和小尺度衰落。在一些现实的场景中,大尺度衰落和小尺度衰落是同时存在的,而现有的文献大多数是针对特定的大尺度衰落或者是小尺度衰落进行研究。在本文中研究的广义K分布是一种复合型衰落,能够有效的模拟现实场景中的大尺度衰落和小尺度衰落的复合模型。在物理层安全中,在发送端与接收端距离较远的情况下,会导致合法接收端的安全容量比窃听端的安全容量小,安全传输的速率则为0。在发送端与接收端之间采用中继技术可以有效改善无线信道的衰落,提高无线信道的容量,增强无线通信的效率。中继节点根据其对接收信号不同的处理方式,主要可以分为放大转发(Amplify and Forward,AF)策略和译码转发(Decode and Forward,DF)策略两种,在本文中采用的是放大转发策略,具有实现算法简单时延小等特点。基于以上内容,本文主要研究的是广义K分布信道下协作通信系统的物理层安全。假设了两个不同的应用场景即小区边缘的物理层安全和小区内部的物理层安全,针对两个场景建立了两个系统模型,分别推导计算出了安全中断概率(Secure Outage Probability,SOP)、非零安全容量概率(Strictly Positive Secrecy Capacity,SPSC)和平均安全容量(Average Secrecy Capacity,ASC)的闭式表达式来衡量系统的性能.最后运用蒙特卡洛仿真方法验证了计算仿真的正确性。
【学位单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN929.5
【部分图文】：

退化成瑞利衰落，当 m 1时，近似为莱斯衰落。技术网络变得越来越复杂，在源端和目的端距离较远的损耗使信号的接收质量变得很差，而在两点之间采高信道容量，改善无线信道衰落，提高无线通信质目的端之间的信道容量比源端与窃听端的信道安全，中继技术能够有效的提高合法链路信息的传输质型[26]将源端 S 到目的端 D 的两点模型变为三点模型时隙中采用了源端 S 发送信息到中继和目的节点，信号后转发给目的节点 D 的传输方式。在无线通信策略和解码转发策略。

安全中断概率在不同k值的情况下随1变化曲线图

非零安全容量概率在不同值的情况下随1变化曲线图

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本文编号：2828702