保障時延QoS的安全認(rèn)知無線電網(wǎng)絡(luò)跨層資源分配研究.pdf

1、無線通信技術(shù)的高速發(fā)展為現(xiàn)代社會提供了巨大便利，但隨之而來的頻譜資源稀缺的局面也越來越嚴(yán)峻。認(rèn)知無線電(Cognitive Radio，CR)技術(shù)可有效改善頻譜利用不佳的現(xiàn)狀，受到廣大研究者的關(guān)注。另一方面，由于無線傳輸媒介的開放特性，CR網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸?shù)陌踩砸彩且粋€亟待解決的重要問題。采用物理層安全技術(shù)，能夠使CR網(wǎng)絡(luò)的可靠性大幅提升。但是，基于信息論的物理層安全研究忽略了實時多媒體應(yīng)用中時延等服務(wù)質(zhì)量（Quality of Ser

2、vice，QoS）要求，存在一定局限性。
　　因此，針對CR網(wǎng)絡(luò)的安全性與時延QoS保障問題，采用凸優(yōu)化理論，引入安全有效容量概念，論文深入研究安全CR網(wǎng)絡(luò)的跨層資源分配策略，規(guī)劃優(yōu)化問題，進行求解并仿真驗證。論文的主要工作和創(chuàng)新點如下:
　　(1)簡述安全CR網(wǎng)絡(luò)中保障時延QoS的跨層研究框架。在引入表征一般無線傳輸系統(tǒng)統(tǒng)計時延QoS性能的有效容量基礎(chǔ)上，探討保密系統(tǒng)時延QoS性能與安全有效容量模型的關(guān)系，提出安全CR網(wǎng)絡(luò)

3、的跨層資源優(yōu)化方法。
　　(2)基于Underly頻譜共享模式的單用戶安全CR網(wǎng)絡(luò)，借助安全有效容量模型，論文提出一種可提供時延QoS保障的跨層資源分配策略。假設(shè)信道狀態(tài)信息(channel state information，CSI)完全已知，規(guī)劃最大化安全有效容量與最小化干擾溫度的功率優(yōu)化問題。采用凸優(yōu)化方法求解，并進行數(shù)值仿真分析，驗證相關(guān)功率分配策略的優(yōu)越性。同時，假設(shè)主要信道的CSI存在誤差，研究以最大化安全有效容量為目

4、標(biāo)的功率控制魯棒性問題，求解并仿真，結(jié)果表明魯棒性設(shè)計實用性更強。
　　(3)針對采用時分多址(time-division multiple-access，TDMA)的多用戶安全CR網(wǎng)絡(luò)，論文從公平性、時延保障、安全傳輸?shù)冉嵌瘸霭l(fā)，以最小化β-公平成本函數(shù)為目標(biāo)，進行優(yōu)化問題規(guī)劃，提出一種功率與時隙跨層優(yōu)化方案。進一步，利用凸優(yōu)化理論和隨機優(yōu)化方法求解，并進行仿真。仿真結(jié)果表明，提出的跨層資源分配策略可有效平衡資源分配的效能與公平