中繼網(wǎng)絡編碼協(xié)作傳輸功率分配與安全策略研究.pdf

1、近年來，隨著微電子技術和數(shù)字信號處理技術的發(fā)展，移動通信技術得到了空前的發(fā)展，移動用戶的數(shù)量也急劇增加，因此人們對于無線通信的性能的要求越來越高。中繼協(xié)作技術的廣泛應用大大改善了蜂窩網(wǎng)絡的通信質(zhì)量。它通過信源和中繼之間的相互協(xié)作形成“虛擬MIMO”系統(tǒng)，不僅可以擴大通信的覆蓋范圍，還可以通過分集增益增強通信的可靠性，有效地提高了通信質(zhì)量。上行鏈路多址接入中繼信道(MARC，Multiple-Access Relay Channel)模型

2、是協(xié)作中繼網(wǎng)絡中經(jīng)典的拓撲結(jié)構，由兩個發(fā)射節(jié)點、一個中繼節(jié)點和一個目的節(jié)點構成。MARC通信系統(tǒng)恰好可以將協(xié)作中繼技術和網(wǎng)絡編碼技術結(jié)合，打破了協(xié)作中繼技術容量受限的缺陷，進一步提高系統(tǒng)的信道容量。然而，目前針對該上行鏈路的研究仍然面臨許多問題。由于MARC系統(tǒng)中節(jié)點較多，而系統(tǒng)中的功率資源有限，節(jié)點間合理地功率分配十分必要。除此之外，MARC系統(tǒng)中源節(jié)點和基站完成一次通信需要多次廣播有用信息，而無線信道的廣播特性使得竊聽者能夠不被發(fā)現(xiàn)

3、地獲取有用信息，對該上行鏈路的安全性造成巨大的威脅。針對以上兩個問題，本文基于蜂窩網(wǎng)上行鏈路的多址接入中繼MARC系統(tǒng)，結(jié)合網(wǎng)絡編碼技術，以最優(yōu)化系統(tǒng)信道容量的功率分配和優(yōu)化系統(tǒng)保密容量的安全策略進行研究，主要工作包括:
　　(1)針對采用網(wǎng)絡編碼技術的MARC系統(tǒng)，本文假設在系統(tǒng)發(fā)射總功率一定的條件下，以系統(tǒng)的信道容量最大化為目標，研究分析了兩個信源和中繼的功率分配方案;并通過數(shù)值仿真，與未采用網(wǎng)絡編碼技術的中繼系統(tǒng)比較，得出使

4、用網(wǎng)絡編碼技術為系統(tǒng)信道容量帶來的增益。
　　(2)針對MARC系統(tǒng)中存在竊聽者的場景，本文分別提出了友好干擾節(jié)點干擾和基站干擾的幾種不同加擾策略;然后，推導出不同策略對應的保密容量公式;最后，通過數(shù)值仿真比較，得到最優(yōu)的加擾策略，并結(jié)合第一部分主信道容量最大時信源和中繼的功率分配結(jié)果，合理分配發(fā)射有用信號和干擾信號的功率資源從而最大地提升系統(tǒng)保密容量。
　　本文從優(yōu)化MARC系統(tǒng)的傳輸性能和安全性能出發(fā)，首先對采用網(wǎng)絡編碼