全雙工中繼網(wǎng)絡(luò)中的物理層安全技術(shù)研究.pdf

1、由于無(wú)線通信的廣播特性，通過(guò)無(wú)線介質(zhì)傳輸?shù)男畔⒂锌赡苁艿椒欠ㄓ脩艚孬@和竊聽。傳統(tǒng)的信息安全方法一般基于網(wǎng)絡(luò)層密鑰技術(shù)，需要很強(qiáng)的計(jì)算機(jī)處理能力才能破譯，隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度不斷提高，被破解的可能性也大大提高。物理層安全技術(shù)通過(guò)無(wú)線信道的物理特征來(lái)確保通信信息的安全性，使無(wú)線通信系統(tǒng)中的傳輸數(shù)據(jù)在底層進(jìn)行處理，可以增強(qiáng)傳輸過(guò)程中的數(shù)據(jù)保密性。
　　隨著全雙工無(wú)線電通信技術(shù)的迅速發(fā)展，目前最新的研究實(shí)驗(yàn)成果已經(jīng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)同時(shí)同頻傳輸，其自

2、干擾可以被抑制到白噪聲水平。在全雙工中繼場(chǎng)景下對(duì)物理層安全技術(shù)進(jìn)行研究，既可以發(fā)揮協(xié)作中繼的特點(diǎn)，又可以通過(guò)全雙工技術(shù)使系統(tǒng)傳輸速率與安全保密性能近乎倍增，因此研究全雙工協(xié)作中繼場(chǎng)景下的物理層安全技術(shù)具有重要意義。本文通過(guò)對(duì)人工噪聲與中繼波束成形矢量的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了全雙工中繼場(chǎng)景下的安全傳輸方法，主要研究工作如下：
　　1.本文在多節(jié)點(diǎn)協(xié)作的全雙工中繼網(wǎng)絡(luò)模型下，設(shè)計(jì)了融合人工噪聲的中繼轉(zhuǎn)發(fā)方案，提出了基于安全速率最大化與功率最小化

3、準(zhǔn)則的優(yōu)化算法，并通過(guò)對(duì)KKT條件的推導(dǎo)，以及安全速率最大化問(wèn)題和功率最小化問(wèn)題之間的強(qiáng)對(duì)偶性，證明了算法的最優(yōu)性。仿真結(jié)果表明本文所提出的安全傳輸方案，相比原有的波束成形技術(shù)在系統(tǒng)性能上有顯著提升。
　　2.由于實(shí)際場(chǎng)景中發(fā)送端已知的信道狀態(tài)信息具有不確定性這一現(xiàn)狀，本文對(duì)全雙工中繼場(chǎng)景中的魯棒性安全傳輸方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在有界誤差模型和統(tǒng)計(jì)誤差模型下，通過(guò)S-procedure等方法將竊聽端的SINR約束轉(zhuǎn)換為線性不等式約束，將