无线网络中的中继选择方案与中断概率分析
发布时间：2021-08-24 01:09
在具有偷听者的无线网络中,与传统的保护信息免受窃听的密码学方法而言,物理层安全依靠物理层的固有属性实现保密通信,如信道衰落和噪声等,具有更高的安全性与可靠性。对于存在合法中继节点的无线网络而言,中继选择方案与中断概率的分析是物理层安全中的重要理论基础。本文考虑两种角色的中继节点,一种是负责协助转发消息的传统中继,用来提高信息传输的可靠性,一种是对偷听者产生友好干扰的中继,即干扰器,用来提高信息传输的安全性。基于提高信息传输可靠性和保密性的目标,针对存在偷听者的无线网络,论文研究系统中继方案选择和中断概率问题,主要工作和创新点如下:（1）在存在偷听者的无线网络中,以直接传输情况作为研究基础,首先总结了两种与协作中继相关的选择方案,分别是纯中继（PR）选择方案和纯干扰器（PJ）选择方案,在上述方案基础上,提出了一种全新的联合中继与干扰器（ORJ）选择方案;其次,引入拦截概率分析无线通信的安全性,并分别分析上述三种方案下的拦截概率;最后,通过仿真验证了ORJ方案较PR和PJ方案而言,有更低的拦截概率,其网络安全性能最优。（2）论文进一步研究干扰器对物理层安全的影响,首先提出了单干扰器（SJ）...
【文章来源】：曲阜师范大学山东省
【文章页数】：55 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Wyner无线窃听信道模型
第2章协作无线网络中的联合中继选择方案及拦截概率分析16dxxcaxaaacdxxcaxaaknnienidienkidknnienidn)exp()1()exp(1)(exp1)exp()1()(exp1222202204(2.59)令knctax，则nkactx，代入（2.59）可得)()exp()(exp142222nknkienidnienkidnaacEicaaac(2.60)将321,,nnn和n4与（3.48）结合，确定)(n，将其代入式（2.41），得到所提出的联合中继和干扰器选择方案的拦截概率的闭式表达式。2.3仿真分析在本节中，我们给出了DT方案、PR方案、PJ方案以及ORJ方案的数值拦截概率结果。分别通过计算（2.3）、（2.15）、（2.24）、（2.41）得到四种方案的数值拦截概率。在数值计算中，指定主通道以及ES信道的平均增益为12222seidsisd，窃听信道的平均增益为2.022jeie，此外，设定传输速率//1HzsbitR，M5。图2.1四种方案下的拦截概率与信噪比的关系
第2章协作无线网络中的联合中继选择方案及拦截概率分析17图2.1通过绘制（2.3）、（2.15）、（2.24）、（2.41）与SNRs的函数，给出了PR选择、PJ选择以及所提出的ORJ选择方案的拦截概率比较。图2.1给出了三种方案的仿真拦截概率结果，其中连线和离散部分分别代表拦截概率的理论值和仿真值。从图2.1可以看出，DT方案的拦截概率值为常数0.5，且其他三种方案的拦截概率均小于DT方案；随着SNRs的增加，PJ方案和所提出的ORJ选择方案的拦截概率明显降低。相比之下，随着信噪比的增加，PR方案的拦截概率收敛为一个常数，表明在高信噪比区域，PR方案的拦截概率下限出现。从图2.1还显示，所提出的ORJ选择方案的拦截概率严格小于传统的PR方案和PJ方案。这证实了ORJ方案相对于PR和PJ方案的安全优势。从图2.1可以看出，理论计算的拦截概率与模拟的拦截概率结果吻合良好，证明了我们拦截概率分析的正确性。图2.2不同数据速率下ORJ方案的截获概率与信噪比的关系图2.2描述了针对不同数据速率R提出的ORJ方案的拦截概率与SNRs的关系。如图2.2所示，随着数据速率R从0.6增加到1bit/s/Hz，ORJ方案的拦截概率相应增加。这意味着增加数据速率R可以提高系统吞吐量，但是这是以拦截概率安全性降低为代价的。对于上述所有情况，理论拦截和模拟拦截均匹配良好，进一步证实了ORJ方案的拦截概率分析的正确性。图2.3描述了不同数量的中间节点下，ORJ方案中拦截概率和信噪比s的关系。随着
本文编号：3358967
【文章来源】：曲阜师范大学山东省
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【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Wyner无线窃听信道模型
第2章协作无线网络中的联合中继选择方案及拦截概率分析16dxxcaxaaacdxxcaxaaknnienidienkidknnienidn)exp()1()exp(1)(exp1)exp()1()(exp1222202204(2.59)令knctax，则nkactx，代入（2.59）可得)()exp()(exp142222nknkienidnienkidnaacEicaaac(2.60)将321,,nnn和n4与（3.48）结合，确定)(n，将其代入式（2.41），得到所提出的联合中继和干扰器选择方案的拦截概率的闭式表达式。2.3仿真分析在本节中，我们给出了DT方案、PR方案、PJ方案以及ORJ方案的数值拦截概率结果。分别通过计算（2.3）、（2.15）、（2.24）、（2.41）得到四种方案的数值拦截概率。在数值计算中，指定主通道以及ES信道的平均增益为12222seidsisd，窃听信道的平均增益为2.022jeie，此外，设定传输速率//1HzsbitR，M5。图2.1四种方案下的拦截概率与信噪比的关系
第2章协作无线网络中的联合中继选择方案及拦截概率分析17图2.1通过绘制（2.3）、（2.15）、（2.24）、（2.41）与SNRs的函数，给出了PR选择、PJ选择以及所提出的ORJ选择方案的拦截概率比较。图2.1给出了三种方案的仿真拦截概率结果，其中连线和离散部分分别代表拦截概率的理论值和仿真值。从图2.1可以看出，DT方案的拦截概率值为常数0.5，且其他三种方案的拦截概率均小于DT方案；随着SNRs的增加，PJ方案和所提出的ORJ选择方案的拦截概率明显降低。相比之下，随着信噪比的增加，PR方案的拦截概率收敛为一个常数，表明在高信噪比区域，PR方案的拦截概率下限出现。从图2.1还显示，所提出的ORJ选择方案的拦截概率严格小于传统的PR方案和PJ方案。这证实了ORJ方案相对于PR和PJ方案的安全优势。从图2.1可以看出，理论计算的拦截概率与模拟的拦截概率结果吻合良好，证明了我们拦截概率分析的正确性。图2.2不同数据速率下ORJ方案的截获概率与信噪比的关系图2.2描述了针对不同数据速率R提出的ORJ方案的拦截概率与SNRs的关系。如图2.2所示，随着数据速率R从0.6增加到1bit/s/Hz，ORJ方案的拦截概率相应增加。这意味着增加数据速率R可以提高系统吞吐量，但是这是以拦截概率安全性降低为代价的。对于上述所有情况，理论拦截和模拟拦截均匹配良好，进一步证实了ORJ方案的拦截概率分析的正确性。图2.3描述了不同数量的中间节点下，ORJ方案中拦截概率和信噪比s的关系。随着
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