无线携能通信系统物理层安全传输设计研究

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1、．冬：片．＇＂ＩＶ．巧．＼－ｙ）．‘‘‘．．ｓＶ＇／巧护）．单仿代码：１０２９３密级：．＇．．．．‘‘．＇．＇－．；．．：於＇．：ｊ二Ｉｉ；已：，Ｕ硕女＃化俗Ａ方Ｉ－．．ｒ．ｍｉ论文题目：无线携能通信系统物理层安全传输设计研究，？１０１３０１０４２６学号王少行姓名王保云教授导．＇，信号与信息处理：学科专业為，研究方向无线通信与信号处理技术Ｊ＇，－．，－ｉ工学硕±申请

2、学位类别ｋ一＿一＇二＾六年二月零／＞产论文提交日期一－－＇＇．巧令－＇．．兵多户．一‘乂－．．’．、’瓦＇：二：；；在Ｖ、芯．Ｖ‘；、＇＇Ｉ’。＇‘’＇＇’；－．＇巧．＾Ｊ．－：片々、巧＇＇．‘．＇‘＇’＇＇户．ｙ．＇；．，／ｉｕ嘶＇／夺芦ｙＭ；乂Ｖ南京邮电大学学位论文原创性声明成果。本人声明所呈交的学位论文是巧个人在导师指导下进行的研究工作及取得的硏究尽我所知，除丫文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过。的研巧成果，也

3、不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研充所做的任何贡献巧已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。一本人学位论文及涉及相关资料若有不实，攝意承担切相关的法律责任。研究生签名：主今巧日期：７＾｜（，。夺，〇名南京邮电大学学位论女使用授送权声明本人授权南京邮电大学可ｙ？保留并向国家有关部口或机构交入论文的巧印件和屯子文档；允许论文被查阅和借阅；可抖将学位论文的全部或部分内容编有关数据库进行检索：可Ｌ义采用影印、缩印或ｈ描等复制手段保存、汇编本学位论文。本文电子义巧的内

4、容巧纸质论文的巧容相一致。论文的公布（包括刊登）授权南京邮电大学硏究电院办现？涉密学位论文在解密后适用本授权书。Ｉ研巧生签名：主巧＾导师签名：沿日期：ResearchontheSecureTransmitDesigninWirelessInformationandPowerTransferSystemsTheseisSubmittedtoNanjingUniversityofPostsandTelecommunicationsfortheDegreeofMasterofEngineeringByShaohan

5、gWangSupervisor:Prof.BaoyunWangFebruary2016摘要当前，随着高速无线通信网络的快速发展以及新型网络结构的出现，无线网络中能量受限的移动终端等设备对能量的需求越来越成为制约网络服务质量的瓶颈。基于无线信息和能量协同传输的无线携能通信系统的出现为实现高能效、持久的网络通信提供了新的途径。同时，由于无线信道的开放性，信道中传输的合法信息极易受到恶意窃听者的窃听而造成信息的泄露。因此，本文针对无线携能通信系统的物理层安全传输设计进行了研究，主要包括以下方面：首先，研究了MIMO窃听信道条件下基于SWIP

6、T的无线携能通信系统安全传输问题。假定发送端完全已知接收端的信道状态信息，通过联合优化发送端预编码矩阵、人工噪声协方差矩阵和接收端功率分离比，提出了使系统可达安全速率最大化的无线携能通信系统安全传输策略，并通过仿真对所提出的设计方案进行了分析和理论验证。其次，考虑到在实际系统中获取信道状态信息时会受到信道时变特性、量化误差和估计误差等因素的影响，针对发送端仅已知窃听端部分信道状态信息的情况，本文研究了确定性信道误差条件下SWIPT系统的安全传输设计问题，并利用S-Procedure工具和一阶泰勒扩展等求解方法提出了使系统最坏情况下可达

7、安全速率最大化的鲁棒安全传输策略。同时，经过仿真分析验证了本文所提出设计方案的有效性。最后，针对信息发送端需要利用从RF信号中收集到的能量传输自身信息的情况，本文研究了基于WPCN的无线携能通信系统安全传输问题。通过分析时隙分配对系统安全传输的影响，以最大化系统可达安全速率为目标，联合优化系统时隙分配因子、能量发送端预编码矩阵和信息发送预编码矩阵，提出了系统安全传输的最优资源分配策略，并通过仿真分析给予了验证。关键词:无线携能通信系统，物理层安全，可达安全速率，能量收集，凸优化IAbstractCurrently,withtherap

8、iddevelopmentofhigh-speedwirelesscommunicationnetworksandnewnetworkarchitecture,theenergydemandofwireless-cons