正交中继一窃听信道的最优中继函数及其可达安全速率.pdf

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1、第32卷第2期应用科学学报Vb1．32NO．22014年3月JOURNALOFAPPLIEDSCIENCES-——ElectronicsandInformationEngineeringMar．2014DOI：10．3969~．issn．0255—8297．2014．02．002正交中继一窃听信道的最优中继函数及其可达安全速率陈驰阳1,2，邓志祥，王保云，。1．南京邮电大学通信与信息工程学院，南京2100032．东南大学移动通信国家重点实验室，南京2100963．南京邮电大学自动化学院，南京210003摘

2、要：从信息理论安全的角度研究正交中继一窃听信道中的安全通信．考虑采用瞬时中继策略的中继信道，即中继的输出仅依赖当前接收信号，首先给出可达安全速率的表达式，在此基础上得到中继函数为分段线性函数时信道安全速率的数学表示．给出了安全速率的数值计算方法，通过迭代网格搜索优化分段线性函数的各段参数，得到了安全速率的次优解．通过仿真对比了分段线性中继策略、放大前传策略、译码前传策略下的可达安全速率，结果表明分段线性中继比放大前传中继策略的可达安全速率更大．当源．中继信道增益较小时，分段线性中继的安全速率比译码前传策略

3、更高，复杂度更低且时延更小．关键词：正交中继．窃听信道；安全速率；分段线性中继中图分类号：TN918．1文章编号：0255．8297(2014)02—0119．06OptimalRelayFunctionandAchievableSecrecyRateinOrthogonalRelay—EavesdropperChannelCHENChi．yang，一，DENGZhi-xiang，WANGBao—yun，31．CollegeofCommunicationandInformationEngineering，

4、NanjingUniversityofPostsandTelecommunications，Nanjing210003，China2．NationalMobileCommunicationsResearchLaboratory，SoutheastUniversity，Nanjing210096,China3．CollegeofAutomation，NanjingUniversityofPostsandTelecommunications，Nanjing210003，ChinaAbstract：Inthis

5、paper，secretcommunicationinanorthogonalrelay-eavesdropperchannelisstudiedinviewofinformation—theoreticalsecurity．Foranorthogonalrelay—eavesdropperchannelwithinstantaneousrelayinwhichthepresentoutputdependsonlyonthecurrentlyreceivedsignal，theachievablesecr

6、ecyrateisformulated．Theachievablesecrecyratewithpiecewiselinear(PL)relayingfunctionisderivedandcomputednumerically．Asub—optimalsolutiontothissecrecyrateisobtainedbyoptimizingtheparametersofthepiecewiselinearfunctionwithaniterativegridsearchalgorithm．Theac

7、hievablesecrecyratewithPLrelayingiscomparedtothatwithamplify—and—forward(AF)relayinganddecode-and—forward(DF)relayingbysimulation．TheresultsshowthatPLalwaysoutperformsAF，andoutperformsDFwhenthesource-relaylinkispoor．Meanwhile，comparedwithDF，PLrelayinghasl

8、owercomplexityandlowertime-delay．Keywords：orthogonalrelay—eavesdropperchannel，secrecyrate，piecewiselinearrelaying无线信道的广播特性为节点间的协作提供了便本概念，并从信息论角度采用一种无噪声信道研究了利，但同时也使得通信容易遭到恶意节点的窃听．香密码学的理论模型．香农证明了只要密钥的熵不农首先在文献【1】中提出了信道