面向认知物联网的高能效协作干扰策略研究
发布时间：2022-01-22 09:49
物联网（Internet of Things,IoT）是继计算机、互联网与移动通信网之后的第三次信息产业浪潮,被世界主要国家视为抢占新一轮经济发展制高点的重大战略产业,也是我国新一代信息技术产业中最为重要的一支。物联网将深入车联网、智能电网、智能家居、安防监控、移动支付、智能穿戴、远程医疗、智能制造等应用领域,给人们的生活带来深刻改变。截至2018年底全球物联网设备已达220亿台,据预测到2030年这一数字将达500亿。针对海量设备接入需求与当前有限频谱资源之间的矛盾,研究者们提出将能够实现动态频谱分配的认知无线电技术（cognitive radio,CR）应用到物联网中解决频谱资源短缺的问题。针对未来物联网的发展前景,基于认知物联网（CR-enabled IoT,CR-IoT）系统的基础理论与关键技术的研究已经启动。由于认知物联网无线信道的开放性和广播特性,合法信号极易遭到非法窃听,这制约了认知物联网在敏感数据传输服务方面的应用。为了防止窃听,传统的基于加密算法的网络层安全技术对于轻量级物联网设备来说计算开销过大。为了弥补这一不足,研究者们提出了物理层安全技术。其中基于协作干扰的物理...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
缩略语
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 认知物联网概述
1.2.1 认知物联网的架构
1.2.2 认知物联网的发展
1.3 认知物联网能效与安全传输研究现状
1.3.1 认知物联网物理层安全研究基础
1.3.2 基于协作干扰的物理层安全研究
1.3.3 基于无线供能的物理层安全研究
1.3.4 基于能量效率的物理层安全研究
1.3.5 当前研究存在的问题
1.4 主要创新工作与章节安排
1.4.1 主要创新工作
1.4.2 章节安排
2 基于最优停止理论的协作干扰源选择方案
2.1 引言
2.2 系统模型
2.3 单窃听者模型下基于最优停止理论的协作干扰源选择
2.3.1 通信过程描述
2.3.2 单窃听者模型下主用户的安全容量
2.3.3 单窃听者模型下的主用户安全容量的分布函数
2.3.4 单窃听者模型下的主用户的有效安全吞吐量
2.3.5 单窃听者模型下的协作干扰源最优停止选择
2.3.6 OSJS所需观察次数的理论值分析
2.4 多窃听者模型下随机多协作干扰源选择及优化
2.4.1 多窃听者模型下主用户的安全容量计算
2.4.2 多窃听者模型下协作干扰源的选择策略
2.4.3 多窃听者模型下的协作干扰源的波束成形设计
2.5 性能仿真与分析
2.5.1 单窃听者模型下OSJS的性能
2.5.2 多窃听者情况下的安全性能分析
2.6 本章小结
3 基于时分功率分割的无线供能安全传输方案
3.1 引言
3.2 系统模型
3.3 基于时分功率分割的中继节点无线供能方案
3.3.1 通信过程描述
3.3.2 问题建模与分析
3.3.3 信号波束成形向量优化设计
3.3.4 能量相关参数的优化求解
3.4 基于时分功率分割的无线供能协作干扰方案
3.4.1 通信过程描述
3.4.2 问题描述与分析
3.4.3 信号波束成形向量优化设计
3.4.4 能量相关参数的优化求解
3.5 性能仿真与分析
3.5.1 基于时分功率分割的中继节点无线供能方案的性能分析
3.5.2 基于时分功率分割的无线供能协作干扰方案的性能分析
3.6 本章小结
4 间歇性协作干扰方案设计
4.1 引言
4.2 系统模型
4.3 间歇协作干扰方案的可行性分析
4.3.1 IJS中的误码率计算
4.3.2 高斯白噪声可忽略时的JDP优化问题求解
4.3.3 高斯白噪声不可忽略时的JDP优化问题求解
4.3.4 IJS和 CJS适用性讨论
4.4 间歇性协作干扰方案的跨层设计
4.4.1 跨层设计基础
4.4.2 间歇性协作干扰问题建模
4.4.3 间歇性协作干扰方案的干扰方式设计
4.4.4 间歇性协作干扰方案的干扰位置设计
4.4.5 间歇性协作干扰方案的适用性讨论
4.5 性能仿真与分析
4.5.1 AWGN无影响时Bob和 Eve的性能分析
4.5.2 在AWGN和协作干扰信号双重影响下的性能仿真
4.5.3 不同调制方法下的性能比较
4.5.4 64QAM调制方式下不同IJS的干扰效果
4.5.5 64QAM调制方式下不同IJS下 Eve处的接收SER
4.6 本章小结
5 总结与展望
5.1 论文工作总结
5.2 研究工作展望
参考文献
作者攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]安全能量效率优化的传感器网络传输研究[J]. 刘笑辰,高媛媛,奚和平,周密. 计算机工程与应用. 2019(21)
[2]认知异构无线网络中传输速率最大化的频谱资源分配方法[J]. 董晓庆,程良伦,郑耿忠,王涛. 通信学报. 2019(09)
[3]下垫式认知无线电网络的鲁棒功率分配算法[J]. 王宏志,朱孟,周明月. 吉林大学学报(理学版). 2017(03)
[4]一种静态和动态相结合的认知无线电频谱管理方法[J]. 李利,柴娟芳,徐池,郭谊. 哈尔滨理工大学学报. 2016(04)
[5]基于动态多频谱感知的认知无线网络信道接入策略[J]. 肖楠,梁俊,刘玉磊. 上海交通大学学报. 2016(05)
[6]认知无线电中OFDM协作频谱感知技术及其优化[J]. 李映雪,钟士元,雷静,黄春明,姚诸香. 北京邮电大学学报. 2015(05)
[7]认知无线电在农业物联网中的应用[J]. 丁么明,夏洪星. 数学的实践与认识. 2013(03)
[8]面向物联网的无线传感器网络综述[J]. 钱志鸿,王义君. 电子与信息学报. 2013(01)
[9]认知无线电频谱切换目标信道访问机制[J]. 郑仕链,杨小牛. 电子与信息学报. 2012(09)
[10]面向物联网的智能家居系统设计[J]. 邓昀,程小辉. 桂林理工大学学报. 2012(02)
本文编号：3601974
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：125 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
缩略语
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 认知物联网概述
1.2.1 认知物联网的架构
1.2.2 认知物联网的发展
1.3 认知物联网能效与安全传输研究现状
1.3.1 认知物联网物理层安全研究基础
1.3.2 基于协作干扰的物理层安全研究
1.3.3 基于无线供能的物理层安全研究
1.3.4 基于能量效率的物理层安全研究
1.3.5 当前研究存在的问题
1.4 主要创新工作与章节安排
1.4.1 主要创新工作
1.4.2 章节安排
2 基于最优停止理论的协作干扰源选择方案
2.1 引言
2.2 系统模型
2.3 单窃听者模型下基于最优停止理论的协作干扰源选择
2.3.1 通信过程描述
2.3.2 单窃听者模型下主用户的安全容量
2.3.3 单窃听者模型下的主用户安全容量的分布函数
2.3.4 单窃听者模型下的主用户的有效安全吞吐量
2.3.5 单窃听者模型下的协作干扰源最优停止选择
2.3.6 OSJS所需观察次数的理论值分析
2.4 多窃听者模型下随机多协作干扰源选择及优化
2.4.1 多窃听者模型下主用户的安全容量计算
2.4.2 多窃听者模型下协作干扰源的选择策略
2.4.3 多窃听者模型下的协作干扰源的波束成形设计
2.5 性能仿真与分析
2.5.1 单窃听者模型下OSJS的性能
2.5.2 多窃听者情况下的安全性能分析
2.6 本章小结
3 基于时分功率分割的无线供能安全传输方案
3.1 引言
3.2 系统模型
3.3 基于时分功率分割的中继节点无线供能方案
3.3.1 通信过程描述
3.3.2 问题建模与分析
3.3.3 信号波束成形向量优化设计
3.3.4 能量相关参数的优化求解
3.4 基于时分功率分割的无线供能协作干扰方案
3.4.1 通信过程描述
3.4.2 问题描述与分析
3.4.3 信号波束成形向量优化设计
3.4.4 能量相关参数的优化求解
3.5 性能仿真与分析
3.5.1 基于时分功率分割的中继节点无线供能方案的性能分析
3.5.2 基于时分功率分割的无线供能协作干扰方案的性能分析
3.6 本章小结
4 间歇性协作干扰方案设计
4.1 引言
4.2 系统模型
4.3 间歇协作干扰方案的可行性分析
4.3.1 IJS中的误码率计算
4.3.2 高斯白噪声可忽略时的JDP优化问题求解
4.3.3 高斯白噪声不可忽略时的JDP优化问题求解
4.3.4 IJS和 CJS适用性讨论
4.4 间歇性协作干扰方案的跨层设计
4.4.1 跨层设计基础
4.4.2 间歇性协作干扰问题建模
4.4.3 间歇性协作干扰方案的干扰方式设计
4.4.4 间歇性协作干扰方案的干扰位置设计
4.4.5 间歇性协作干扰方案的适用性讨论
4.5 性能仿真与分析
4.5.1 AWGN无影响时Bob和 Eve的性能分析
4.5.2 在AWGN和协作干扰信号双重影响下的性能仿真
4.5.3 不同调制方法下的性能比较
4.5.4 64QAM调制方式下不同IJS的干扰效果
4.5.5 64QAM调制方式下不同IJS下 Eve处的接收SER
4.6 本章小结
5 总结与展望
5.1 论文工作总结
5.2 研究工作展望
参考文献
作者攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]安全能量效率优化的传感器网络传输研究[J]. 刘笑辰,高媛媛,奚和平,周密. 计算机工程与应用. 2019(21)
[2]认知异构无线网络中传输速率最大化的频谱资源分配方法[J]. 董晓庆,程良伦,郑耿忠,王涛. 通信学报. 2019(09)
[3]下垫式认知无线电网络的鲁棒功率分配算法[J]. 王宏志,朱孟,周明月. 吉林大学学报(理学版). 2017(03)
[4]一种静态和动态相结合的认知无线电频谱管理方法[J]. 李利,柴娟芳,徐池,郭谊. 哈尔滨理工大学学报. 2016(04)
[5]基于动态多频谱感知的认知无线网络信道接入策略[J]. 肖楠,梁俊,刘玉磊. 上海交通大学学报. 2016(05)
[6]认知无线电中OFDM协作频谱感知技术及其优化[J]. 李映雪,钟士元,雷静,黄春明,姚诸香. 北京邮电大学学报. 2015(05)
[7]认知无线电在农业物联网中的应用[J]. 丁么明,夏洪星. 数学的实践与认识. 2013(03)
[8]面向物联网的无线传感器网络综述[J]. 钱志鸿,王义君. 电子与信息学报. 2013(01)
[9]认知无线电频谱切换目标信道访问机制[J]. 郑仕链,杨小牛. 电子与信息学报. 2012(09)
[10]面向物联网的智能家居系统设计[J]. 邓昀,程小辉. 桂林理工大学学报. 2012(02)
本文编号：3601974
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