發(fā)布時間：2018-03-31 03:30

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

【摘要】：急劇增長的移動業(yè)務(wù)需求促使著高速、可靠、安全的無線通信技術(shù)不斷進(jìn)步,而頻譜資源稀缺、利用率低及無線鏈路低可靠、易竊聽等問題卻束縛著其發(fā)展。結(jié)合認(rèn)知無線電與協(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提高無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)模的擴大也帶來了更加嚴(yán)峻的安全威脅,計算能力的增長正逐漸放大當(dāng)前基于加密理論的安全機制的缺陷,一種基于信息論的絕對安全技術(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/信號與干擾加噪聲比(SINR)角度進(jìn)行分析。這里以實現(xiàn)信息的安全傳輸及不影響主用戶通信質(zhì)量為前提,次用戶中繼簇對接收的信號進(jìn)行波束成形加權(quán),同時混淆發(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.針對采用放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)策略的CRN模型,考慮實際場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)點的SINR為目標(biāo);而高負(fù)載時,目標(biāo)是在滿足接收節(jié)點SINR的最低需求下,盡可能少的使用系統(tǒng)的發(fā)射功率。對所描述的功率分配問題都通過半定松弛(SDR)技術(shù)轉(zhuǎn)換成一個等價的凸問題后求解,并對高負(fù)載情形下通過二分搜索法進(jìn)一步優(yōu)化性能。借助CVX工具包仿真驗證了推導(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,通過復(fù)雜度分析表明方案均可在多項式時間求解,以及通過分析KKT條件證明了半定松弛的正確性。2.針對綠色通信背景下的CRN,引入同時同頻全雙工中繼技術(shù),提出一種實現(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN925

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 解東宏;陳光靜;楊劍;張引發(fā);鄧大鵬;;光網(wǎng)絡(luò)物理層監(jiān)測倒換系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J];光通信技術(shù);2008年10期

2 張君毅;楊義先;;無線射頻注入的物理層分析[J];無線電工程;2009年02期

3 李寧;藺念;;HART協(xié)議物理層的實現(xiàn)[J];科技信息;2011年14期

4 龍航;袁廣翔;王靜;劉元安;;物理層安全技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J];電信科學(xué);2011年09期

5 陳永健;通信物理層基本概念(一)[J];信息系統(tǒng)工程;1998年01期

6 李錦輝,孫小菡,張明德,丁東;多媒體光纖工業(yè)專用網(wǎng)中物理層數(shù)據(jù)流的研究[J];應(yīng)用科學(xué)學(xué)報;2002年04期

7 張蕊;李波;;無線網(wǎng)絡(luò)物理層精確建模與仿真方法研究[J];微型電腦應(yīng)用;2010年06期

8 劉豐;;無線物理層信息安全探析[J];計算機光盤軟件與應(yīng)用;2012年03期

9 潘翔;歐陽紅升;高澤華;高峰;;IEEE 802.11 5GHz標(biāo)準(zhǔn)物理層研究[J];數(shù)據(jù)通信;2013年01期

10 肖宛陽;黃開枝;羅興國;洪穎;;基于博弈論的物理層安全建模及現(xiàn)狀分析[J];信息工程大學(xué)學(xué)報;2013年04期

相關(guān)會議論文 前6條

1 文琪;李樂民;;3GPP LTE物理層關(guān)鍵技術(shù)[A];四川省通信學(xué)會2007年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2007年

2 黃一平;;一種基于TD-SCDMA系統(tǒng)物理層原理的仿真實現(xiàn)[A];2009年研究生學(xué)術(shù)交流會通信與信息技術(shù)論文集[C];2009年

3 任焱鋒;;基于多天線的802．16e物理層仿真[A];2007北京地區(qū)高校研究生學(xué)術(shù)交流會通信與信息技術(shù)會議論文集（下冊）[C];2008年

4 芮鶴齡;;高速環(huán)境對TD—SCDMA系統(tǒng)物理層影響研究[A];2008年中國通信學(xué)會無線及移動通信委員會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

5 陳宇;唐勇;李雷;蔣建鋒;饒敏;張明德;孫小菡;;考慮了物理層傳輸特性的IP-WDM光網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)分級模型[A];全國第十一次光纖通信暨第十二屆集成光學(xué)學(xué)術(shù)會議（OFCIO’2003）論文集[C];2003年

6 王月珍;;1xEV-DO Rev A與Rev 0的技術(shù)比較[A];廣東省通信學(xué)會2006年度學(xué)術(shù)論文集[C];2007年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 湯銘;泛達(dá)推出統(tǒng)一物理層基礎(chǔ)設(shè)施策略[N];計算機世界;2008年

2 周;泛達(dá)推出統(tǒng)一物理層基礎(chǔ)設(shè)施策略[N];電腦商報;2008年

3 張彤;UPI統(tǒng)一物理層基礎(chǔ)設(shè)施[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2008年

4 ;泰克為SATA修訂版3.0物理層測試提供測試文檔[N];電子報;2008年

5 ;TI推出物理層/鏈路控制方案[N];中國電子報;2001年

6 劉喜喜;欲引領(lǐng)未來布線技術(shù)走向 泛達(dá)發(fā)布UPI策略[N];中國計算機報;2008年

7 羅德與施瓦茨中國有限公司產(chǎn)品支持經(jīng)理 安毅;破解WiMAX物理層測試瓶頸[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2007年

8 本版編譯 周青;MBOA為UWB網(wǎng)絡(luò)定義新MAC[N];計算機世界;2004年

9 ;IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)巡禮[N];人民郵電;2002年

10 清水 編譯;802.11n助力下一代無線局域網(wǎng)[N];計算機世界;2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 李娜;多用戶系統(tǒng)的物理層安全性能研究[D];北京郵電大學(xué);2015年

2 朱斌;多用戶無線網(wǎng)絡(luò)中的干擾對齊和物理層安全研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

3 雷宏江;基于無線衰落信道的物理層安全性能建模與分析[D];重慶大學(xué);2015年

4 崔波;有限字符輸入的多天線系統(tǒng)物理層安全技術(shù)研究[D];解放軍信息工程大學(xué);2014年

5 張子龍;物理層多播系統(tǒng)中多天線傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2016年

6 朱彥;基于人工噪聲的物理層信道安全及功率優(yōu)化研究[D];上海交通大學(xué);2015年

7 陳濤;無線網(wǎng)絡(luò)的物理層安全問題研究[D];華南理工大學(xué);2013年

8 周敏;基于能效的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

9 高暉;無線協(xié)作通信系統(tǒng)中的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼理論與關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

10 杜柏生;無線物理層多播中的預(yù)編碼技術(shù)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳曉彬;協(xié)作通信中的物理層安全策略研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 祁偉強;基于MIPI協(xié)議的LCD驅(qū)動接口數(shù)字集成電路設(shè)計[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

3 盧冰冰;協(xié)作波束成形與多中繼物理層安全[D];山東大學(xué);2015年

4 張倩倩;OFDM雙向中繼網(wǎng)中基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的資源分配研究[D];燕山大學(xué);2015年

5 吳亞峰;協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)物理層安全研究與性能分析[D];華僑大學(xué);2015年

6 程英杰;基于IEEE802.11物理層的工業(yè)無線通信協(xié)議棧設(shè)計與實現(xiàn)[D];華中科技大學(xué);2015年

7 許毅珠;基于協(xié)作干擾的無線物理層安全傳輸策略研究[D];南昌大學(xué);2015年

8 陳璐;基于多種調(diào)制方式的物理層網(wǎng)絡(luò)編碼策略研究[D];北京理工大學(xué);2015年

9 喻帆;川慶公司智能化物理層網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2014年

10 黃凱凱;物理層保密無線通信技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2015年

，

本文編號：1688965