噪声不确定时基于波束成形的隐蔽无线通信性能分析

发布时间：2021-11-24 13:55

　　为了在噪声不确定时实现瑞利衰落环境下的隐蔽无线通信,采用基于复高斯随机编码和波束成形的下行隐蔽无线通信方案,重点分析了隐蔽无线通信性能。首先,利用假设检验理论分析基于该方案通信的隐蔽概率;然后,给出并证明非法检测方的最优检测门限,并进一步得到系统的平均隐蔽概率、连接中断概率和隐蔽吞吐量闭式表达式;最后,通过联合设计发射功率和目标隐蔽速率,实现系统最大隐蔽吞吐量的优化目标,并给出了基于分步搜索的相应求解算法。仿真结果表明,波束成形技术能够为隐蔽无线通信带来一定增益;与考虑合法接收方不受噪声不确定影响的理想情形相比,考虑合法接收方非理想情形时的隐蔽吞吐量有明显下降,几乎不受环境基本噪声水平的影响。 

【文章来源】：通信学报. 2020,41(07)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

最优检测门限的能图2Willie最优检测门限设置示意情形221Pρσ<

第7期林钰达等：噪声不确定时基于波束成形的隐蔽无线通信性能分析·57·隐蔽性要求不同，Bob2的隐蔽吞吐量在δ=0时并不为零，这是因为噪声不确定模型为对数均匀模型，对于给定的ρ，噪声波动范围始终有界，总存在一个非零目标隐蔽速率R以达到零连接中断概率，只要隐蔽性要求不完美，就能进一步实现正隐蔽吞吐量的无连接中断隐蔽无线通信；而Bob3由于未采用波束成形技术对抗衰落信道的影响，通信始终存在一定的连接中断概率，因此其隐蔽吞吐量在δ=0时降为零。图6隐蔽吞吐量η随隐蔽性要求ε的变化图7隐蔽吞吐量η随可靠性要求δ的变化图8和图9展示了本文所提的最大隐蔽吞吐量搜素算法的收敛性。从图8可以看出，所提算法第一部分关于最优发射功率P的二分搜索的收敛性较好，当迭代次数仅达到7次以上发射功率就已经趋于稳定，另外，改变搜索初始发射功率0P对迭代次数和收敛性影响很校从图9可以看出，所提算法第二部分关于最大隐蔽吞吐量η的穷尽搜索与其搜索精度Δ无关，因为在这3种仿真参数设置下，η在目标隐蔽速率[,]lrR∈RR区间是单调递增的，最大隐蔽吞吐量总是在最优目标隐蔽速率rRR=时取得，所以此时与其穷尽搜索精度无关。综合考虑，所提算法第一部分收敛性较好，时间复杂度较低，但是在得到P后η关于R的单调性和极值无法通过简单的求导分析而直接确定，因此算法第二部分只能采取穷尽搜索，显然该部分消耗资源更多，仍有待将来研究进行进一步优化。图8最优发射功率P随算法迭代次数k的变化图9隐蔽吞吐量η随穷尽搜索精度Δ的变化5结束语本文在噪声不确定时

涡砸?蟛煌??Bob2的隐蔽吞吐量在δ=0时并不为零，这是因为噪声不确定模型为对数均匀模型，对于给定的ρ，噪声波动范围始终有界，总存在一个非零目标隐蔽速率R以达到零连接中断概率，只要隐蔽性要求不完美，就能进一步实现正隐蔽吞吐量的无连接中断隐蔽无线通信；而Bob3由于未采用波束成形技术对抗衰落信道的影响，通信始终存在一定的连接中断概率，因此其隐蔽吞吐量在δ=0时降为零。图6隐蔽吞吐量η随隐蔽性要求ε的变化图7隐蔽吞吐量η随可靠性要求δ的变化图8和图9展示了本文所提的最大隐蔽吞吐量搜素算法的收敛性。从图8可以看出，所提算法第一部分关于最优发射功率P的二分搜索的收敛性较好，当迭代次数仅达到7次以上发射功率就已经趋于稳定，另外，改变搜索初始发射功率0P对迭代次数和收敛性影响很校从图9可以看出，所提算法第二部分关于最大隐蔽吞吐量η的穷尽搜索与其搜索精度Δ无关，因为在这3种仿真参数设置下，η在目标隐蔽速率[,]lrR∈RR区间是单调递增的，最大隐蔽吞吐量总是在最优目标隐蔽速率rRR=时取得，所以此时与其穷尽搜索精度无关。综合考虑，所提算法第一部分收敛性较好，时间复杂度较低，但是在得到P后η关于R的单调性和极值无法通过简单的求导分析而直接确定，因此算法第二部分只能采取穷尽搜索，显然该部分消耗资源更多，仍有待将来研究进行进一步优化。图8最优发射功率P随算法迭代次数k的变化图9隐蔽吞吐量η随穷尽搜索精度Δ的变化5结束语本文在噪声不确定时的瑞利衰落环境下，采用一种基于复高斯随机编码和波束成形的下行隐蔽无线通

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于3D波束成形的隐蔽无线通信威胁区域构建[J]. 林钰达,金梁,黄开枝,韩乾.  中国科学:信息科学. 2021(08)
[2]基于无线信道差异的隐蔽通信[J]. 王旭,金梁,楼洋明,张立健,林钰达.  信号处理. 2021(01)

硕士论文
[1]无线通信网络的隐蔽传输方案研究[D]. 王滢.西安理工大学 2021



本文编号：3516112