基于译码转发策略的物理层安全研究

发布时间：2017-07-18 20:14

  本文关键词：基于译码转发策略的物理层安全研究

  更多相关文章： 物理层安全 协作通信 译码转发 安全容量 中继效率

【摘要】：通信安全一直是人们关注的热点,而无线通信的特点令其安全问题面临更大的挑战。协作通信策略在物理层安全上的应用很好地为无线通信安全提供了一个解决办法。本文在多中继窃听信道模型基础上,研究了译码转发(DF)策略的各项表现性能,主要研究内容包括如下几个方面。一、根据信道模型,分析得出了DF策略的安全容量,并求得使之最大的中继权值表达式。在此基础上,分别在多个场景下对结论进行了仿真分析。仿真结果表明DF策略的安全容量与各个节点之间的位置、距离以及源节点和中继的发射功率等因素相关,结果与理论分析相一致。二、在DF策略安全容量表达式中加入了组稀疏惩罚,并采用近端梯度算法求解问题的最优值。不同场景下的仿真表明,基于新算法求得的解可以兼顾安全容量与中继的使用效率,使得中继的使用数量与功耗低于基准算法,并且提高中继单位功耗的安全容量。另外,惩罚因子的不同也令算法的性能表现有所差异。三、研究了将DF与协作拥塞(CJ)策略相结合的DJF策略以及DF与放大转发(AF)策略结合的DAF策略,并沿用近端梯度算法求解。进一步的仿真证明,CJ策略的引入并不能提高DF策略的安全容量,DJF策略相对于DF策略没有优势。但是DF策略在一些场景下与AF的结合能够很好地提升安全容量与中继的效率,说明合理地配置DF与AF中继的数量可以使DAF策略获得良好的效果。
【关键词】：物理层安全 协作通信 译码转发 安全容量 中继效率
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN918
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.3 论文主要内容及结构安排14-16
• 第二章 论文相关理论基础16-23
• 2.1 信息论基础16-17
• 2.1.1 通信系统简介16-17
• 2.1.2 信道容量17
• 2.2 无线信道特征17-20
• 2.2.1 路径损耗18-19
• 2.2.2 阴影衰落19
• 2.2.3 多径效应19-20
• 2.2.4 多普勒效应20
• 2.3 无线物理层安全20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 基于DF策略的物理层安全分析23-37
• 3.1 协作通信策略23-27
• 3.1.1 放大转发策略24-25
• 3.1.2 译码转发策略25-26
• 3.1.3 编码协作策略26
• 3.1.4 协作拥塞策略26-27
• 3.2 DF策略窃听信道模型27
• 3.3 DF策略的安全容量分析27-30
• 3.4 DF策略仿真分析30-36
• 3.4.1 DF策略安全容量随目的节点位置变化情况31
• 3.4.2 DF策略安全容量随窃听节点位置变化情况31-32
• 3.4.3 DF策略安全容量随中继位置变化情况32-34
• 3.4.4 DF策略安全容量随中继数量变化情况34
• 3.4.5 DF策略安全容量随功率分配变化情况34-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 基于近端梯度算法的DF策略安全容量研究37-57
• 4.1 安全容量问题优化分析37-38
• 4.2 安全容量问题求解38-41
• 4.2.1 梯度求解方法基本思想38-40
• 4.2.2 安全容量的梯度求解过程40-41
• 4.3 具体算法流程41-43
• 4.4 DF策略在PGA算法下的仿真分析43-56
• 4.4.1 PGA算法迭代次数变化情况及算法性能分析43-45
• 4.4.2 目的节点位置变化情况分析45-48
• 4.4.3 窃听节点位置变化情况分析48-50
• 4.4.4 中继节点位置变化情况分析50-53
• 4.4.5 中继数量变化情况分析53-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 DF策略与CJ、AF策略相结合的研究57-76
• 5.1 DJF策略安全容量分析57-58
• 5.2 DJF策略仿真分析58-64
• 5.2.1 CJ中继位置变化情况仿真分析58-61
• 5.2.2 目的节点位置变化情况仿真分析61-64
• 5.3 DAF策略研究64
• 5.4 DAF策略仿真分析64-75
• 5.4.1 AF中继位置变化情况仿真分析65-68
• 5.4.2 DF中继位置变化情况仿真分析68-71
• 5.4.3 目的节点位置变化情况仿真分析71-73
• 5.4.4 源节点发射功率变化情况仿真分析73-75
• 5.5 本章小结75-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 论文总结76-77
• 6.2 研究展望77-78
• 参考文献78-82
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果82-83
• 致谢83-84
• 附件84

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本文编号：559591