協(xié)作頻譜共享網(wǎng)絡(luò)中的安全性能分析.pdf

1、協(xié)作分集技術(shù)和頻譜共享技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用能有效對(duì)抗多徑衰落、提高頻譜利用率從而緩解頻譜資源短缺的矛盾，物理層安全技術(shù)可以提高無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸安全性。然而目前研究協(xié)作頻譜共享技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)大都以信道容量最大化或者頻譜共享策略為研究目標(biāo)，沒(méi)有考慮系統(tǒng)能效和安全傳輸問(wèn)題；物理層安全方面文獻(xiàn)大都以安全容量最優(yōu)或者總發(fā)射功率最小為研究目標(biāo)。但是，隨著無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域的迅速發(fā)展，人們希望數(shù)據(jù)傳輸?shù)馗?、更安全，能量利用效率和系統(tǒng)穩(wěn)定性更高。因此，不同技術(shù)

2、的綜合應(yīng)用成為時(shí)代的必然。基于此，本文對(duì)協(xié)作頻譜共享機(jī)制下系統(tǒng)的安全能效和中斷概率做了相關(guān)研究，具體內(nèi)容包括：
　　1.在本文所提協(xié)作頻譜共享機(jī)制中，充當(dāng)中繼節(jié)點(diǎn)的認(rèn)知用戶(hù)發(fā)射端利用功率分配因子?和1-?將授權(quán)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)疊加后轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的目的接收端，同時(shí)，偽裝成合法用戶(hù)的竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)也接收到疊加信號(hào)?；诖藱C(jī)制，研究了中繼節(jié)點(diǎn)采用譯碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議時(shí)系統(tǒng)安全能效最優(yōu)的功率分配算法。針對(duì)目標(biāo)函數(shù)非凸問(wèn)題，利用分式規(guī)劃和DC(Dif

3、ference of Convex functions)規(guī)劃理論對(duì)原問(wèn)題進(jìn)行迭代求解。仿真結(jié)果表明，相比保密速率最大化優(yōu)化目標(biāo)，所提算法能獲得更高的安全能效，但因保密速率和安全能效之間的折中，此時(shí)保密速率有一定損失。
　　2.針對(duì)上述協(xié)作頻譜共享機(jī)制，研究了中繼節(jié)點(diǎn)采用放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議、滿(mǎn)足峰值功率和保密速率約束下，系統(tǒng)安全能效最優(yōu)的功率分配算法。聯(lián)合應(yīng)用分式規(guī)劃、罰函數(shù)、交替搜索和DC規(guī)劃理論將原目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行等效和逐層分解。仿真結(jié)果

4、對(duì)比了所提算法與遍歷算法的性能差距，并驗(yàn)證了所提算法的收斂性能。分析了節(jié)點(diǎn)位置變化對(duì)系統(tǒng)安全能效的影響，并驗(yàn)證了物理層安全通信網(wǎng)絡(luò)中依然存在保密速率和安全能效的折中。
　　3.考慮了授權(quán)網(wǎng)絡(luò)以頻譜共享機(jī)會(huì)作為誘餌竊聽(tīng)認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)機(jī)密數(shù)據(jù)的情形。針對(duì)授權(quán)用戶(hù)發(fā)射端作為竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)的情形，推導(dǎo)得出了中繼節(jié)點(diǎn)采用譯碼轉(zhuǎn)發(fā)和放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議時(shí)，授權(quán)網(wǎng)絡(luò)的中斷概率和認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)安全中斷概率的表達(dá)式以及閉式解，分析了功率分配因子取值范圍和對(duì)系統(tǒng)中斷概率的影響