基于NOMA的认识无线电网络物理层安全策略研究

• 作 者: 魏鹭巍
• 出 处: 北京交通大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 非正交多址 资源分配 认知无线电网络 物理层安全

随着无线通信技术的发展,人们在日常生活中更加频繁使用相关产品,智能通信设备和新型应用的激增导致无线数据流量爆炸式增长,需要更多的频段来容纳,然而现今可利用的频谱资源有限且拥挤,如何解决频谱资源稀缺的问题成为了人们目前研究的重点。为了能够提高有限频谱资源的利用率,人们提出了频谱共享技术,重新定位已有的频谱来获得更多的频谱资源。然而无线信道本身广播式的传输特性和信道内的信号会叠加,导致网络中的恶意用户会威胁到合法用户的安全,网络的安全性需要高度关注,目前传统的安全保密技术是上层的加密技术,但随着科学技术的发展以及计算能力的增加,高复杂度的安全密钥存在泄漏的危险,因而人们提出了物理层安全技术,利用无线传输链路的动态特性,例如物理层传输介质的随机性,信道状态的时变等物理特性来实现物理层传输的保密性和可靠性。在当前对频谱资源利用率的研究中,大部分人们是分开研究认知无线电网络的相关特性和利用非正交多址技术的网络的相关性能,对于基于非正交多址技术的认知无线电网络的研究较为缺乏,尤其是次级网络中的资源分配问题的研究较少,另外从物理层的角度来分析基于非正交多址技术的认知无线电网络的安全性的研究同样较为稀缺。因而对于以上显露出的问题,本文重点研究网络中存在一对初级用户,一个次级基站及其服务多个次级用户,并且次级用户之间利用非正交多址技术的网络模型,关注次级网络中的资源分配情况,以及当窃听者存在于网络中是如何利用物理层安全技术保证网络的安全性。综上所述,本篇论文的重点研究内容和主要的创新点总结如下:1.关注基于非正交多址技术的认知无线电网络中次级网络资源分配问题,旨在提高频谱利用率的同时,优化网络中功率等资源达到网络性能最优。本文提出了次级用户选择算法和次级用户功率分配算法,获得最合适的次级用户组合情况并对选出的用户进行功率优化,达到最优的系统吞吐量,获得最好的传输状态。2.针对有窃听者的认知无线电网络场景,从物理层的角度分析次级网络和整个网络的安全性。网络中用户的安全和速率为系统安全性的评判指标,通过提出的次级网络功率分配算法优化各个次级用户的功率和整个网络的功率分配算法优化初级网络和次级网络的功率来分别获得次级网络和整个网络最优的安全和速率,以保证信息的安全可靠传输。全文共5章,图18幅,表格6个,参考文献70篇。