全雙工中繼網(wǎng)絡(luò)中的安全資源分配方法研究.pdf

1、在無線通信領(lǐng)域，通信能力和通信安全是兩個最值得關(guān)注的方面。在通信能力方面，中繼技術(shù)作為一種提升系統(tǒng)吞吐量和擴大系統(tǒng)覆蓋范圍的技術(shù)，正受到越來越多的關(guān)注。在通信安全方面，物理層安全技術(shù)，由于其安全性在數(shù)學(xué)上可以得到確切地證明，被認為是一種極具潛力的安全方案。因而，中繼安全系統(tǒng)是一個有意思的研究方向?？紤]到帶內(nèi)全雙工技術(shù)可以為中繼安全系統(tǒng)帶來信息吞吐量和安全兩方面的提升，于是，本文圍繞全雙工中繼安全系統(tǒng)，對其安全性能和資源分配問題進行研究。

2、
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴考慮單天線情況下，多個數(shù)據(jù)源-目的節(jié)點對和多個全雙工中繼子節(jié)點的全雙工安全中繼網(wǎng)絡(luò)，研究如何通過安全資源分配以最大化系統(tǒng)的可實現(xiàn)安全速率。對于該問題，我們先針對單一全雙工中繼安全鏈路提出了基于人工噪聲的安全傳輸策略，并推導(dǎo)了其可實現(xiàn)安全速率。在此基礎(chǔ)上，網(wǎng)絡(luò)安全速率最大化問題建模為一個混合整數(shù)非線性規(guī)劃（Mixed-Integer Nonlinear Progranmming，MINLP)問題，并進一步

3、分解為能量因子分配和中繼子節(jié)點選擇兩個子問題。針對這兩個問題，我們分別提出了基于粒子群(Particle Swarm Optimization，PSO)算法的最優(yōu)能量分配方案和基于最大二部圖權(quán)重匹配(Maximal Bipartite Weighted Matching，MBWM)算法的最佳中繼節(jié)點選擇方案。仿真結(jié)果表明，AN技術(shù)與全雙工技術(shù)配合，可以在自干擾信號得到有效的抑制時，顯著提高系統(tǒng)安全性能。同時，本文提出的安全資源分配方案相

4、比其他幾種方案，具有明顯的性能優(yōu)熱71。⑵研究了多天線情況下，MIMOME￡Multiple Input Multiple Output Multi- antenna Eavesdropper)全雙工中繼安全系統(tǒng)下的安全資源分配問題，著重考慮了竊聽鏈路只有統(tǒng)計CSI反饋情況下的系統(tǒng)安全性能。對于該問題，我們先給出了基于多天線AN技術(shù)的安全通信機制，并推導(dǎo)了系統(tǒng)可實現(xiàn)安全速率的閉式表達式。為了最大化系統(tǒng)可實現(xiàn)安全速率，提出了基于粒子群-差