基于信息理論的多用戶信道的安全性能研究.pdf

1、無線信道的廣播特性使通信過程變得更加方便，同時也給通信的安全性帶來了巨大的挑戰(zhàn)。無線網(wǎng)絡(luò)中任何節(jié)點都可以接收到源節(jié)點發(fā)送的信號，這樣節(jié)點之間可以通過協(xié)作提高通信的效率，然而這一特性也使得信號很容易遭到竊聽，從而使得通信的安全性難以得到保障。安全通信的目的是使合法的接收者能夠正確地接收到發(fā)送者的消息，并且傳輸?shù)南⒉荒鼙环欠ǖ母`聽者知道。與傳統(tǒng)的密碼學(xué)不同的是，本文從信息理論的角度來研究多用戶信道的安全性能。通信系統(tǒng)的安全程度用竊聽者關(guān)于

2、發(fā)送消息的剩余不確定度，即疑義速率來度量。疑義速率越大，說明竊聽者獲得的消息越少，通信過程則越安全可靠。
　　 本文從信息理論安全的角度對無線網(wǎng)絡(luò)中多用戶信道的模型進行了研究。在中繼竊聽信道的基礎(chǔ)上，提出了有多級中繼的竊聽信道的模型，推導(dǎo)了離散無記憶信道下的疑義速率范圍及可達安全速率的表達式。在假定功率受限的情況下，分析了高斯信道下兩級中繼竊聽信道和單中繼竊聽信道的可達安全速率，并通過仿真比較了可達安全速率的大小。分析及仿真結(jié)果

3、表明：當(dāng)中繼節(jié)點距離源節(jié)點較遠時，布設(shè)多級中繼可得到比單中繼更大的安全速率。
　　 考慮到在實際的通信系統(tǒng)中，中繼節(jié)點難以做到在同一頻率帶寬內(nèi)同時接收信號和發(fā)送信號，本文提出了并行中繼竊聽信道的模型，并在此基礎(chǔ)上提出了兩種正交中繼竊聽信道的模型，給出了譯碼前傳策略下的可達安全速率的表達式。在系統(tǒng)總的帶寬資源受限的情況下，提出了最優(yōu)資源分配的策略，并且給出了相應(yīng)的可達安全速率的表達式。分析及仿真結(jié)果表明：采用最優(yōu)資源分配的策略得到