安全中继系统中能效和资源分配的研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目安全中继系统中能效和资源分配的研究作者姓名侯欣学科专业软件工程指导教师郭希娟2016年5月中图分类号：学校代码：10216UDC：密级：公开工学硕士学位论文安全中继系统中能效和资源分配的研究硕士研究生：侯欣导师：郭希娟申请学位：工学硕士学科专业：软件工程所在单位：信息科学与工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinsoftwareengineeringRESEARCHONENERGYEFFICIENTRESOURCEALLOCATIONFORSECURI

2、TYRELAYSYSTEMSbyHouXinSupervisor:ProfessorGuoXijuanYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《安全中继系统中能效和资源分配的研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日摘要摘要随着无线通信技术的发展，基于香农理论

3、的物理层保密得到广泛关注，需要合理进行资源分配以保证信息通信安全情况下提高链路传输速率。目前大多资源分配算法倾向于提升系统容量，少数文献致力于系统能效的研究。因此，论文以安全中继系统为研究载体，结合OFDMA(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess)技术和能量收集技术，对资源合理且高效分配，在保证安全通信基础上最大化系统的能效。主要内容如下：首先，针对多用户安全OFDMA中继系统，提出一种关于能效问题的高效资源分配算法。为了保证信息的安全传输，基站将分配不同的优先级给不同的用户。该算法的主要优化目标是在保障信息

4、安全通信的同时最大化系统的整体能效，提出了联合子载波配对、保密数据速率和功率分配的优化问题，最终应用对偶分解和KKT条件求解优化问题从而得到能效最大情况下的子载波配对方案、功率分配方案和保密数据速率。其次，针对多用户多中继安全系统，扩展应用范畴研究中继能量收集技术从而延长能量受限的中继设备的寿命。在窃听用户存在情况下，中继采用基于时间-转换中继(TSR)协议进行能量收集，提出联合功率分配和时间因子的优化问题，保证信息安全传输且满足各用户对信息服务质量要求的同时，最大化系统能效。最后，随着天线技术和信号处理的发展，本文更进一步使中继节点采用全双工模式进行信

5、息的收发，这不仅能克服半双工模式造成的频谱效率的损失并且可以显著提高系统的吞吐量，最终使得系统在达到保密数据速率要求情况下进一步提高系统的能效。关键词：OFDMA；中继；安全通信；能效；能量收集-I-燕山大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofwirelesscommunicationtechnology,physicallayersecuritywhichisbasedonShannontheoryusingchannelcodingtoachievesecuretransmissionhascausedtheatt

6、entionofeverybody,thereforeweneedareasonableresourceallocationschemetoimprovetransmissionrate.Currently,mostoftheexistingresourceallocationschemesonlyfocusedonsystemthroughput,hencewetakethesecurerelaysystemastheresearchcarrier,combinewithOFDMAandenergyharvestingtechnology,design

7、reasonableandeffectiveresourceallocationschemesinordertomaximizesthesystemenergyefficiencyandthemaincontentsareasfollows.Firstly,formulti-usermulti-relaysecureOFDMArelaysystem,weproposeanefficientresourceallocationalgorithmwithregardtoenergyefficiency.Weformulatethejointoptimizat

8、ionproblemwiththeobjectivetooptimizethee