有限反馈条件下异构蜂窝网的物理层安全技术研究
发布时间：2020-12-31 13:25
异构蜂窝网络的快速发展的同时,也面临着异构部署及复杂干扰所带来的多样化无线安全威胁。物理层安全技术利用无线信道的“指纹特性”作为高层加密的有效补充,保障异构蜂窝网的安全通信。现有的物理层安全传输技术大多需要基于准确的信道状态信息（Channel State Information,CSI）进行设计。在异构蜂窝网通信过程中,直接基于互易性得到的下行CSI存在较大误差,一般通过有限反馈技术来获得更为准确的CSI。现有有限反馈条件下物理层安全传输技术研究分为两种思路,一是设计反馈传输方案提升CSI精度,从而获得更高的安全性能;二是通过优化波束矩阵在存在CSI误差的条件下提供更高的安全性能保障,即鲁棒传输方案。但受限于节点类型、数量等因素,传统网络中的有限反馈条件下物理层传输方案很难直接应用于异构蜂窝网。而现有的有限反馈条件下的异构蜂窝网物理层安全尚处于起步阶段,相关工作比较有限,还有如下问题亟需解决:1)缺乏针对有限反馈条件下的异构蜂窝网物理层安全分析框架;2)缺乏有限反馈条件下异构蜂窝网络中提升CSI精度的传输方案;3)现有有限反馈条件下的鲁棒传输方案无法保证存在多窃听者时的安全性能。针对...
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多层异构蜂窝网络结构示意图
有限反馈中非理想误差模型
战略支援部队信息工程大学硕士学位论文第20页3.2.1系统模型考虑一个K层异构蜂窝网络，包括MBS、PBS、FBS等等具有不同天线数量、发送功率以及分布密度的基站。以三层异构蜂窝网为例，如图3.1所示：FBSPBSMBSPBS下行信号反馈信号层间干扰合法用户窃听者图3.1有限反馈条件下的异构蜂窝网传输示意图为了明确表示其中的各个节点，以i表示第i层的基站集合，第i层的基站以i的密度在二维空间2R中随机分布，天线数量为iN，发送功率为iP。同时，存在的单天线用户和窃听者分别服从密度为u和e的二维PPP分布，用u和e表示。3.2.1.1分布模型在一个开放接入的蜂窝网络中，用户可以随意选择接入任意一层基站。通常情况下，用户会根据在小区搜索阶段收到的主同步信号（PrimarySynchronizationSignal，PSS）的信号强度来判断是否有小区允许接入，并选择信号较强的频点进行尝试。因此，基站在周期性地发送广播信号。根据文献[63]，用户接入第i层基站i的概率i为：2/2/012expdjijKjiijjiPxxxP(3.1)其中，i、j分别代表不同层的路径损耗系数。由此，推导出用户到基站之间距离的概率密度为：2/2/12()expjijiaKjaaiXjijiPfxxxP(3.2)
【参考文献】：
期刊论文
[1]5G物理层安全技术——以通信促安全[J]. 黄开枝,金梁,钟州. 中兴通讯技术. 2019(04)
[2]Dual-Threshold Based Secure On-Off Transmission Scheme for Dense HCNs with Imperfect CSI[J]. Yunjia Xu,Kaizhi Huang,Yi Zou,Xin Hu. 中国通信. 2019(03)
[3]异构携能通信网络中基于人工噪声辅助的鲁棒安全传输方案[J]. 张波,黄开枝. 电子与信息学报. 2019(01)
[4]非理想情况下K层密集异构蜂窝网的安全性能分析[J]. 黄开枝,许耘嘉,丁大钊,戚晓慧,陈亚军. 电子与信息学报. 2017(10)
[5]Physical Layer Security of Multi-hop Aided Downlink MIMO heterogeneous Cellular Networks[J]. Xiaohui Qi,Kaizhi Huang,Zhihao Zhong,Xiaolei Kang,Zhou Zhong. 中国通信. 2016(S2)
[6]多层异构蜂窝网协作传输和协作干扰机制的安全性能分析[J]. 钟智豪,罗文宇,彭建华,黄开枝. 中国科学:信息科学. 2016(01)
[7]A Tractable Approach to Analyzing the Physical-Layer Security in K-Tier Heterogeneous Cellular Networks[J]. ZHONG Zhihao,PENG Janhua,LUO Wenyu,HUANG Kaizhi. 中国通信. 2015(S1)
[8]面向无线传感器网络的无线携能通信研究[J]. 王世强,邢建春,李决龙,杨启亮. 传感器与微系统. 2015(08)
[9]MISO窃听信道下有限反馈波束成形算法的保密速率分析(英文)[J]. 唐燕群,熊俊,习勇,杨旸. 中国通信. 2014(03)
[10]Wireless Physical Layer Security with Imperfect Channel State Information: A Survey[J]. Biao He,Xiangyun Zhou,Thushara D.Abhayapala. ZTE Communications. 2013(03)
博士论文
[1]MIMO系统中基于有限反馈的预编码及天线合并技术研究[D]. 吕磊.电子科技大学 2014
[2]多天线通信系统中有限反馈技术研究[D]. 吴敏.北京交通大学 2010
本文编号：2949681
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多层异构蜂窝网络结构示意图
有限反馈中非理想误差模型
战略支援部队信息工程大学硕士学位论文第20页3.2.1系统模型考虑一个K层异构蜂窝网络，包括MBS、PBS、FBS等等具有不同天线数量、发送功率以及分布密度的基站。以三层异构蜂窝网为例，如图3.1所示：FBSPBSMBSPBS下行信号反馈信号层间干扰合法用户窃听者图3.1有限反馈条件下的异构蜂窝网传输示意图为了明确表示其中的各个节点，以i表示第i层的基站集合，第i层的基站以i的密度在二维空间2R中随机分布，天线数量为iN，发送功率为iP。同时，存在的单天线用户和窃听者分别服从密度为u和e的二维PPP分布，用u和e表示。3.2.1.1分布模型在一个开放接入的蜂窝网络中，用户可以随意选择接入任意一层基站。通常情况下，用户会根据在小区搜索阶段收到的主同步信号（PrimarySynchronizationSignal，PSS）的信号强度来判断是否有小区允许接入，并选择信号较强的频点进行尝试。因此，基站在周期性地发送广播信号。根据文献[63]，用户接入第i层基站i的概率i为：2/2/012expdjijKjiijjiPxxxP(3.1)其中，i、j分别代表不同层的路径损耗系数。由此，推导出用户到基站之间距离的概率密度为：2/2/12()expjijiaKjaaiXjijiPfxxxP(3.2)
【参考文献】：
期刊论文
[1]5G物理层安全技术——以通信促安全[J]. 黄开枝,金梁,钟州. 中兴通讯技术. 2019(04)
[2]Dual-Threshold Based Secure On-Off Transmission Scheme for Dense HCNs with Imperfect CSI[J]. Yunjia Xu,Kaizhi Huang,Yi Zou,Xin Hu. 中国通信. 2019(03)
[3]异构携能通信网络中基于人工噪声辅助的鲁棒安全传输方案[J]. 张波,黄开枝. 电子与信息学报. 2019(01)
[4]非理想情况下K层密集异构蜂窝网的安全性能分析[J]. 黄开枝,许耘嘉,丁大钊,戚晓慧,陈亚军. 电子与信息学报. 2017(10)
[5]Physical Layer Security of Multi-hop Aided Downlink MIMO heterogeneous Cellular Networks[J]. Xiaohui Qi,Kaizhi Huang,Zhihao Zhong,Xiaolei Kang,Zhou Zhong. 中国通信. 2016(S2)
[6]多层异构蜂窝网协作传输和协作干扰机制的安全性能分析[J]. 钟智豪,罗文宇,彭建华,黄开枝. 中国科学:信息科学. 2016(01)
[7]A Tractable Approach to Analyzing the Physical-Layer Security in K-Tier Heterogeneous Cellular Networks[J]. ZHONG Zhihao,PENG Janhua,LUO Wenyu,HUANG Kaizhi. 中国通信. 2015(S1)
[8]面向无线传感器网络的无线携能通信研究[J]. 王世强,邢建春,李决龙,杨启亮. 传感器与微系统. 2015(08)
[9]MISO窃听信道下有限反馈波束成形算法的保密速率分析(英文)[J]. 唐燕群,熊俊,习勇,杨旸. 中国通信. 2014(03)
[10]Wireless Physical Layer Security with Imperfect Channel State Information: A Survey[J]. Biao He,Xiangyun Zhou,Thushara D.Abhayapala. ZTE Communications. 2013(03)
博士论文
[1]MIMO系统中基于有限反馈的预编码及天线合并技术研究[D]. 吕磊.电子科技大学 2014
[2]多天线通信系统中有限反馈技术研究[D]. 吴敏.北京交通大学 2010
本文编号：2949681
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