能量采集与协作网络中的物理层安全传输机制研究

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1、分类号TN925密级公开UDC621.39学位论文编号D-10617-30852-(2016)-01105重庆邮电大学硕士学位论文中文题目能量采集与协作网络中的物理层安全传输机制研究英文题目ResearchonSecureTransportMethodsatPhysicalLayerinEnergyHarvestingandCooperationNetworks学号S130131137姓名战美慧学位类别工程硕士学科专业电子与通信工程指导教师雷维嘉教授完成日期2016年4月11日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要由于无线传输介质的开放性，无线通信中信息

2、的安全传输是一个重要的问题，而窃听是威胁信息安全的主要形式。随着计算机技术的发展，传统对抗窃听的加密编码方法面临越来越大的挑战。物理层安全则是在物理层上利用无线信道的物理特性来实现信息的安全传输。随着多天线和协作通信等无线通信技术的快速发展，在物理层上实现信息的安全传输成为可能。能量采集与能量协作是实现绿色通信的重要途径。本文研究能量采集与能量协作网络中的物理层安全问题，应用波束赋形和协作通信技术，在物理层上实现信息的保密传输。论文的工作如下：1.研究在由一个源端、一个目的端、一个窃听端和一个多天线中继节点组成的系统模型中，通过协作干扰和能量协作实

3、现信息保密传输的问题。模型中，中继节点通过发送经过波束赋形的干扰信号干扰窃听者。由于中继自身无可用能量，需要由源端在其能量约束范围内向中继转移能量用于人工噪声的发送。通过理论分析，得到能量转移量、能量转移时间分配和中继干扰信号波束赋形的优化方案。仿真结果表明，在不消耗中继自身能量的条件下，与直接传输相比，能量协作和协作干扰方案能够显著提高系统的保密传输速率。2.研究由单天线的源-目的端和一个能量受限的多天线中继组成的无线网络中，存在一个单天线窃听者时信息的保密传输问题。中继由于本身可用能量较少，需要使用能量采集手段收集能量提高转发信号的功率。中继的

4、天线分为两组，一组接收并转发信息，另一组将收到的信号转换为电能用于信号的转发。中继放大转发信号时采用波束赋形技术来防止窃听者获得信息。以最大化保密速率为目标，对放大转发的波束赋形方案和中继天线分组方案进行优化。给出了性能最优的遍历天线分组方案和低复杂度的次优天线分组方案。仿真结果表明，通过合理地安排中继的部分天线进行能量采集，以及优化中继波束赋形能够显著提高系统的保密性能。关键词：物理层安全，保密速率，能量协作，能量采集，波束赋形I重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractDuetotheopennessofwirelesstrans

5、missionmedium,securetransmissionofconfidentialinformationisanimportantissueinwirelesscommunicationnetworks.Eavesdroppingisthemainwayofthreatingtoinformationsecurity.Withthedevelopmentofcomputertechnology,traditionalencryptionalgorithm,whichusedtoagainsteavesdropping,facesincre

6、asingchallenges.Physicallayersecurityutilizesthephysicalcharacteristicsofthewirelesschannelatphysicallayertoachievesecuretransmission.Withtherapiddevelopmentofmulti-antennatechnologyandcooperativecommunication,securetransmissionofinformationatphysicallayerbecomesachievable.Mor

7、eover,energyharvestingandenergycooperationcanachievegreencommunicationeffectively.Thisthesisstudiesthephysicallayersecurityissuesintheenergyharvestingandcooperationnetworks.Beamformingandcooperativecommunicationareadoptedtoachievesecuretransmissionatphysicallayer.Themainworkis

8、asfollows:1.Theissueofachievingsecuretransmissionthroughcoope