无线携能通信系统物理层安全传输设计研究

发布时间：2017-06-19 12:02

  本文关键词：无线携能通信系统物理层安全传输设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：当前,随着高速无线通信网络的快速发展以及新型网络结构的出现,无线网络中能量受限的移动终端等设备对能量的需求越来越成为制约网络服务质量的瓶颈。基于无线信息和能量协同传输的无线携能通信系统的出现为实现高能效、持久的网络通信提供了新的途径。同时,由于无线信道的开放性,信道中传输的合法信息极易受到恶意窃听者的窃听而造成信息的泄露。因此,本文针对无线携能通信系统的物理层安全传输设计进行了研究,主要包括以下方面:首先,研究了MIMO窃听信道条件下基于SWIPT的无线携能通信系统安全传输问题。假定发送端完全已知接收端的信道状态信息,通过联合优化发送端预编码矩阵、人工噪声协方差矩阵和接收端功率分离比,提出了使系统可达安全速率最大化的无线携能通信系统安全传输策略,并通过仿真对所提出的设计方案进行了分析和理论验证。其次,考虑到在实际系统中获取信道状态信息时会受到信道时变特性、量化误差和估计误差等因素的影响,针对发送端仅已知窃听端部分信道状态信息的情况,本文研究了确定性信道误差条件下SWIPT系统的安全传输设计问题,并利用S-Procedure工具和一阶泰勒扩展等求解方法提出了使系统最坏情况下可达安全速率最大化的鲁棒安全传输策略。同时,经过仿真分析验证了本文所提出设计方案的有效性。最后,针对信息发送端需要利用从RF信号中收集到的能量传输自身信息的情况,本文研究了基于WPCN的无线携能通信系统安全传输问题。通过分析时隙分配对系统安全传输的影响,以最大化系统可达安全速率为目标,联合优化系统时隙分配因子、能量发送端预编码矩阵和信息发送预编码矩阵,提出了系统安全传输的最优资源分配策略,并通过仿真分析给予了验证。
【关键词】：无线携能通信系统 物理层安全 可达安全速率 能量收集 凸优化
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 专用术语注释表8-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.3 本文的研究内容和结构安排14-17
• 1.3.1 本文的主要研究内容和贡献14-15
• 1.3.2 章节安排15-17
• 第二章 无线携能通信系统的理论与相关技术17-33
• 2.1 无线携能通信系统的相关技术17-23
• 2.1.1 无线能量传输技术18-20
• 2.1.2 接收端结构设计20-23
• 2.2 凸优化理论基础知识23-26
• 2.2.1 凸集和凸函数23-25
• 2.2.2 凸优化问题25-26
• 2.2.3 两类优化问题的标准形式26
• 2.3 信息论基础26-30
• 2.3.1 熵和联合熵26-27
• 2.3.2 互信息27-28
• 2.3.3 信道容量28
• 2.3.4 安全容量的定义28-29
• 2.3.5 MIMO窃听信道的安全容量29-30
• 2.4 提高无线携能通信系统安全传输性能的方法30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 基于SWIPT的MIMO窃听信道安全传输设计33-44
• 3.1 系统模型与优化问题描述34-37
• 3.1.1 系统模型34-36
• 3.1.2 优化问题描述36-37
• 3.2 安全传输算法设计37-40
• 3.2.1 DC迭代算法设计37-39
• 3.2.2 算法收敛性分析39-40
• 3.3 仿真分析40-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 基于SWIPT的MIMO窃听信道鲁棒安全传输设计44-54
• 4.1 信道误差模型44-45
• 4.2 优化问题描述45-46
• 4.3 鲁棒性安全传输设计46-50
• 4.4 仿真分析50-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第五章 基于WPCN的安全通信资源分配算法研究54-63
• 5.1 系统模型与优化问题描述54-56
• 5.1.1 系统模型54-56
• 5.1.2 优化问题描述56
• 5.2 安全通信的资源分配算法设计56-60
• 5.3 仿真分析60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-65
• 6.1 本文工作总结63-64
• 6.2 未来工作展望64-65
• 参考文献65-68
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文68-69
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利69-70
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目70-71
• 致谢71

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 韩英俊;;互联网安全传输技术探讨[J];泰州职业技术学院学报;2007年06期

2 温先辉;马兆丰;蒋铭;钮心忻;杨义先;;双连接文件安全传输的设计与实现[J];计算机工程与应用;2012年25期

3 刘s，

本文编号：462414