基于译码转发策略的物理层安全研究

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1、工程硕士学位论文基于译码转发策略的物理层安全研究作者姓名麦帆工程领域电子与通信工程校内指导教师柯峰副教授校外指导教师伍继雄高级工程师所在学院电子与信息学院论文提交日期2016年3月AStudyofPhysicalLayerSecuritybasedonDecodeandForwardStrategyADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：MaiFanSupervisor：Prof.KeFengSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TN918学校代号：10561学号：2

2、01321009714华南理工大学硕士学位论文基于译码转发策略的物理层安全研究作者姓名：麦帆指导教师姓名、职称：柯峰副教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：电子与通信工程论文形式：ꇶ产品研发ꇶ工程设计ꇶ应用研究ꇶ工程/项目管理ꇶ调研报告研究方向：通信理论与网络技术论文提交日期：2016年3月24日论文答辩日期：2016年3月17日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：张永忠教授级高级工程师委员：冯穗力教授孙继丰教授薛锋章研究员柯峰副教授华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引

3、用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□

4、保密，在年解密后适用本授权书。□不保密,同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：指导教师签名：日期作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编)：摘要通信安全一直是人们关注的热点，而无线通信的特点令其安全问题面临更大的挑战。协作通信策略在物理层安全上的应用很好地为无线通信安全提供了一个解决办法。本文在多中继窃听信道模型基础上，研究了译码转发（DF）策略的各项表现性能，主要研究内容包括如下几个方面。一、根据信

5、道模型，分析得出了DF策略的安全容量，并求得使之最大的中继权值表达式。在此基础上，分别在多个场景下对结论进行了仿真分析。仿真结果表明DF策略的安全容量与各个节点之间的位置、距离以及源节点和中继的发射功率等因素相关，结果与理论分析相一致。二、在DF策略安全容量表达式中加入了组稀疏惩罚，并采用近端梯度算法求解问题的最优值。不同场景下的仿真表明，基于新算法求得的解可以兼顾安全容量与中继的使用效率，使得中继的使用数量与功耗低于基准算法，并且提高中继单位功耗的安全容量。另外，惩罚因子的不同也令算法的性能表现有所差异。三、研究了将DF与协作拥塞（CJ）策略相结合的DJF策略以及DF与放大转发（AF）策略结

6、合的DAF策略，并沿用近端梯度算法求解。进一步的仿真证明，CJ策略的引入并不能提高DF策略的安全容量，DJF策略相对于DF策略没有优势。但是DF策略在一些场景下与AF的结合能够很好地提升安全容量与中继的效率，说明合理地配置DF与AF中继的数量可以使DAF策略获得良好的效果。关键词：物理层安全；协作通信；译码转发；安全容量；中继效率IABSTRACTCommunicationsecurityhasalwaysbeenafocusofpublicattention,whilethecharacteristicsofwirelesscommunicationmakeitagreaterchallen

7、getoitssecurityproblem.Cooperativecommunicationstrategiesusedinthephysicallayersecurityprovideagoodsolutiontothewirelesscommunicationsecurity.Basedonthemulti-relaywiretapchannelmodel,thispaperstudiest