多天线协同网络安全传输技术与性能分析

发布时间：2017-08-30 11:45

  本文关键词：多天线协同网络安全传输技术与性能分析

  更多相关文章： 物理层 安全协作 干扰机会式 传输遍历 安全容量 安全中断概率

【摘要】：近年来,随着移动互联网的快速普及,对无线通信网络的性能和服务质量要求进一步提高。然而,由于计算能力的迅速提升,依赖复杂数学算法的传统加密技术也面临巨大的挑战,这类加密技术在将来可能被轻易地破解。因而,通信安全作为一项重要的服务而成为研究重点。协同中继和多天线技术作为未来无线通信网络发展的关键技术而备受关注。协同中继在提升网络的容量、信号的覆盖率和发送功率利用率方面等极具优势,但由于具有的网络节点数较多,结构较复杂,开放性较强等,也使得协同中继的传输安全性问题更加复杂。在物理层上,将多天线协作干扰技术和机会式传输技术运用在协同中继网络,可以直接利用在无线信道中存在的复杂的空间和时变特性来保障安全的信息传输。在存在窃听节点的多天线协同中继网络中,本文研究了多天线信源人工噪声干扰安全传输方案、机会式中继选择安全传输方案和信源中继联合发送天线选择安全传输方案。在中继传输协议上,本文研究了固定解码转发协议和自适应解码转发协议;在信道设计上,本文研究了瑞利衰落信道和Nakagami信道;在发送方案上,本文研究了最大比发送和发送天线选择技术;接收方案上,本文采用了最大比合并技术。针对这三种方案,本文研究了遍历安全容量、正安全容量概率和安全中断概率等系统的安全性能指标,并对遍历安全容量和安全中断概率进行了渐近性能分析或最优功率分配方案设计。通过理论分析和蒙特卡洛仿真,在MATLAB平台上验证了分析结果的正确性。研究结果表明:本文设计的这三种安全传输方案能够显著地改善系统安全传输性能,通过增加采用人工噪声干扰的信源的天线数、机会式中继的数目和发送天线选择节点的天线数,可以有效改善相应的性能指标;通过渐近性能分析的结果,可以直观地看出各系统参数对系统安全性能的影响;通过以推导的性能指标设计最优功率分配方案,表明本文对实际系统的设计具有十分重要的指导意义。
【关键词】：物理层 安全协作 干扰机会式 传输遍历 安全容量 安全中断概率
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN915.08
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 背景意义8
• 1.2 协同中继网络安全传输技术概述8-13
• 1.2.1 多天线协作干扰技术10-11
• 1.2.2 机会式安全传输技术11-13
• 1.3 研究内容及创新点13-14
• 1.4 论文结构安排14-16
• 第2章 多天线信源人工噪声干扰安全传输方案16-28
• 2.1 系统模型16-18
• 2.2 安全性能分析18-23
• 2.2.1 遍历可达安全速率分析19-21
• 2.2.2 大天线数分析21-23
• 2.3 仿真分析23-26
• 2.4 本章小节26-28
• 第3章 机会式中继选择安全传输方案28-42
• 3.1 系统模型28-31
• 3.2 安全性能分析31-37
• 3.2.1 统计量的概率分布31-33
• 3.2.2 正安全容量概率33-34
• 3.2.3 安全中断概率34-35
• 3.2.4 渐近性能分析35-37
• 3.3 仿真分析37-40
• 3.4 本章小节40-42
• 第4章 信源中继联合发送天线选择安全传输方案42-67
• 4.1 系统模型42-48
• 4.2 安全性能分析48-59
• 4.2.1 遍历安全容量分析48-54
• 4.2.2 安全中断概率分析54-58
• 4.2.3 功率分配方案的设计58-59
• 4.3 仿真分析59-65
• 4.4 本章小节65-67
• 第5章 结论和展望67-69
• 5.1 结论67-68
• 5.2 展望68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-75
• 个人简历、在学期间发表的学术论文和研究成果75

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本文编号：759129