發(fā)布時(shí)間：2018-03-31 03:30

  本文選題：認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)　切入點(diǎn)：物理層安全　出處：《江蘇大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：急劇增長(zhǎng)的移動(dòng)業(yè)務(wù)需求促使著高速、可靠、安全的無(wú)線通信技術(shù)不斷進(jìn)步,而頻譜資源稀缺、利用率低及無(wú)線鏈路低可靠、易竊聽等問(wèn)題卻束縛著其發(fā)展。結(jié)合認(rèn)知無(wú)線電與協(xié)作通信的認(rèn)知中繼網(wǎng)絡(luò)(Cognitive Relay Networks,CRN),在獲得更多分集增益的同時(shí)提高無(wú)線電頻譜資源的利用率,是近些年通信領(lǐng)域的熱門研究之一。而通信規(guī)模的擴(kuò)大也帶來(lái)了更加嚴(yán)峻的安全威脅,計(jì)算能力的增長(zhǎng)正逐漸放大當(dāng)前基于加密理論的安全機(jī)制的缺陷,一種基于信息論的絕對(duì)安全技術(shù)——物理層安全(PHY-Security)技術(shù)引起廣大研究人員的興趣。本論文研究了物理層安全技術(shù)在CRN中的應(yīng)用,不同于通常以安全容量、安全中斷概率、安全誤碼率等作為安全性能度量,本文從信噪比/信號(hào)與干擾加噪聲比(SINR)角度進(jìn)行分析。這里以實(shí)現(xiàn)信息的安全傳輸及不影響主用戶通信質(zhì)量為前提,次用戶中繼簇對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行波束成形加權(quán),同時(shí)混淆發(fā)送一定空間形式的人工噪聲。主要工作可概括為以下兩部分:1.針對(duì)采用放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)策略的CRN模型,考慮實(shí)際場(chǎng)景中次用戶中繼簇存在低負(fù)載與高負(fù)載兩種情形,分別提出對(duì)應(yīng)的優(yōu)化目標(biāo):低負(fù)載情形,意味著中繼簇可以提供足夠多的總發(fā)射功率,這里以最大次接收節(jié)點(diǎn)的SINR為目標(biāo);而高負(fù)載時(shí),目標(biāo)是在滿足接收節(jié)點(diǎn)SINR的最低需求下,盡可能少的使用系統(tǒng)的發(fā)射功率。對(duì)所描述的功率分配問(wèn)題都通過(guò)半定松弛(SDR)技術(shù)轉(zhuǎn)換成一個(gè)等價(jià)的凸問(wèn)題后求解,并對(duì)高負(fù)載情形下通過(guò)二分搜索法進(jìn)一步優(yōu)化性能。借助CVX工具包仿真驗(yàn)證了推導(dǎo)出的方案,中繼簇?zé)o論處于何種負(fù)載,系統(tǒng)性能都得到顯著改善;此外,通過(guò)復(fù)雜度分析表明方案均可在多項(xiàng)式時(shí)間求解,以及通過(guò)分析KKT條件證明了半定松弛的正確性。2.針對(duì)綠色通信背景下的CRN,引入同時(shí)同頻全雙工中繼技術(shù),提出一種實(shí)現(xiàn)高能量效率的安全傳輸方法。在考慮了自干擾消除率、中繼轉(zhuǎn)發(fā)平性基礎(chǔ)上,去獲取更多的系統(tǒng)能量效率和。分別考慮兩種中繼節(jié)點(diǎn)選擇的轉(zhuǎn)發(fā)策略:放大轉(zhuǎn)發(fā)與譯碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF),次用戶中繼簇使用協(xié)作波束成形與人工噪聲技術(shù)轉(zhuǎn)發(fā),通過(guò)結(jié)合SDR的爬山算法進(jìn)行優(yōu)化求解。最后,仿真結(jié)果與分析表明系統(tǒng)能量效率和都得到有效的提升;而且相對(duì)于DF,選擇AF的情形能夠獲取明顯更高的性能。
[Abstract]:The rapidly growing demand for mobile services has led to rapid, reliable and secure wireless communication technologies, while spectrum resources are scarce, utilization is low, and wireless links are low reliability. The cognitive relay network, Cognitive Relay Networks, combines cognitive radio and cooperative communication to gain more diversity gains and improve the utilization of radio spectrum resources. It is one of the hot research in the field of communication in recent years, and the expansion of communication scale also brings more serious security threat, and the increase of computing power is gradually magnifying the defects of the current security mechanism based on encryption theory. A kind of absolute security technology based on information theory-PHY-SecurityTechnology has aroused the interest of many researchers. This paper studies the application of physical layer security technology in CRN, which is different from the usual security capacity and security interrupt probability. As a measure of security performance, the security error rate is analyzed from the angle of SNR / signal-to-interference / noise ratio. The premise is to realize the secure transmission of information without affecting the communication quality of the primary user. The secondary user relay cluster weighted the received signal by beamforming and confused and sent a certain spatial form of artificial noise. The main work can be summarized as the following two parts: 1. Aiming at the CRN model based on the amplification and forwarding (AFA) strategy, the main work can be summarized as follows: 1. Considering the low load and high load of secondary user relay cluster in the actual scenario, the corresponding optimization objectives are proposed: low load situation, which means that the relay cluster can provide enough total transmit power. The target here is the SINR of the maximum secondary receiving node; in high load, the target is to meet the minimum requirements of the receiving node SINR, Using the transmission power of the system as little as possible. For the described power allocation problems are converted into an equivalent convex problem by using the semidefinite relaxation SDR technique. With the help of the simulation of CVX Toolkit, the system performance of the relay cluster is improved significantly, regardless of the load, and the system performance is optimized by the binary search method in the case of high load, in addition, the proposed scheme is verified by the simulation of the CVX Toolkit, and the system performance is improved significantly. The complexity analysis shows that the scheme can be solved in polynomial time, and the correctness of semidefinite relaxation is proved by analyzing the KKT condition. A secure transmission method with high energy efficiency is proposed. To obtain more system energy efficiency and. To consider two relay node selection forwarding strategies: amplifying forwarding and decoding forwarding DFS, secondary user relay clusters using cooperative beamforming and artificial noise forwarding, Finally, the simulation results and analysis show that the energy efficiency and energy efficiency of the system are improved effectively, and the performance of AF can be significantly higher than that of SDR.
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN925

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本文編號(hào)：1688965