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(gè)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(kuò)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(rèn)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(gè)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(duì)其安全性能和資源分配問題進(jìn)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(gè)數(shù)據(jù)源-目的節(jié)點(diǎn)對(duì)和多個(gè)全雙工中繼子節(jié)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)安全速率。對(duì)于該問題，我們先針對(duì)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(shí)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(gè)混合整數(shù)非線性規(guī)劃（Mixed-Integer Nonlinear Progranmming，MINLP)問題，并進(jìn)一步

3、分解為能量因子分配和中繼子節(jié)點(diǎn)選擇兩個(gè)子問題。針對(duì)這兩個(gè)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(diǎn)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(hào)得到有效的抑制時(shí)，顯著提高系統(tǒng)安全性能。同時(shí)，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(jì)CSI反饋情況下的系統(tǒng)安全性能。對(duì)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(jī)制，并推導(dǎo)了系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)安全速率的閉式表達(dá)式。為了最大化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)安全速率，提出了基于粒子群-差