協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)的高能效安全中繼選擇方案.pdf

1、近十幾年來，蜂窩網(wǎng)絡(luò)市場以驚人的速度在不斷增長。無線設(shè)備和服務(wù)的大量需求，導(dǎo)致無線通信技術(shù)的能源消耗及CO2排放量劇增。同時由于移動設(shè)備電池壽命非常有限，因此必須控制無線網(wǎng)絡(luò)中的能源消耗，提高能源效率，減少碳排放量。另一方面，由于無線媒介具有廣播特性，使得保密信息在無線通信過程中極易被竊聽。提高無線通信安全的傳統(tǒng)方法是在網(wǎng)絡(luò)層對信息進行加密處理，但是由于智能設(shè)備計算能力的快速提升，采用傳統(tǒng)方法很難保證系統(tǒng)安全。因此能夠利用無線信道特性來

2、提高數(shù)字通信系統(tǒng)安全的物理層安全方法受到了廣泛關(guān)注?？梢姡岣吣茉葱屎臀锢韺影踩窍乱淮鸁o線網(wǎng)絡(luò)中需要解決的重要問題。
　　本文提出了一種安全協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)的高能效中繼選擇和功率分配方案，該方案能夠同時滿足通信可靠性和物理層安全的要求。針對AF和DF兩種協(xié)作策略，推導(dǎo)了最小化系統(tǒng)總功耗的中繼選擇準則。我們還定義了可靠性和安全性中斷概率（RSOP）作為系統(tǒng)性能的衡量指標，并且推導(dǎo)了本文所提 AF和DF方案RSOP性能的閉合表達式。最

3、后，通過Monte Carlo仿真結(jié)果驗證了本文所提方案的能源有效性和RSOP性能。結(jié)果表明：⑴本文提出的AF和DF兩種高能效安全中繼選擇方案，從系統(tǒng)總功耗和RSOP性能兩個角度都明顯優(yōu)于直接傳輸。⑵就物理層安全而言，本文AF和DF方案采用基于信噪比的約束條件比基于安全容量的約束條件要求更高，保障了信息傳輸?shù)陌踩?。⑶對于本文提出的DF方案，只要使得源節(jié)點發(fā)送功率滿足源節(jié)點到中繼節(jié)點之間鏈路的可靠性要求，其采用最優(yōu)中繼選擇準則和廣義最優(yōu)