无线携能通信中的物理层安全技术研究
发布时间：2023-06-05 05:44
无线携能通信技术,能够在保持有效通信的同时为网络中能量受限的节点提供稳定而持续的电源供应。然而,其作为无线通信的拓展与延伸,同样面临着信息泄露的安全威胁。近些年兴起的物理层安全技术,作为高层加密手段的重要补充,能够利用无线信道的“指纹特性”以较低的计算复杂度保证通信过程安全不受窃听,为无线携能通信系统的安全防护提供了全新的思路。无线携能通信中的物理层安全技术研究刚刚起步,相关工作尚且比较有限,仍存在几点问题亟待解决:1)缺乏结合无线信道时变特性对能量传递与信息传输之间安全需求差异的考虑;2)缺乏适用于无线携能通信系统中上行链路的安全传输方案;3)缺乏对多小区携能通信网络中能量效率与平均安全性能的考虑。受此驱动,本文依托国家自然科学基金项目与国家高技术研究发展计划(“863”计划)基金对无线携能通信中的物理层安全传输技术展开研究。首先,考虑无线携能通信系统中的单小区覆盖场景,针对下行链路提出一种机会式传输方案来保证安全性能;针对上行链路提出一种基于能量门限的on-off安全传输方案,以适当的传输延迟换取安全增益。最后,考虑无线携能通信技术在异构网络中部署的场景,提出一种多小区联合波束成形...
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
常用缩略语对照表
常用符号对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 无线携能通信息技术的兴起
1.1.2 无线携能通信中的安全威胁
1.1.3 物理层安全技术的兴起
1.1.4 无线携能通信中的物理层安全技术研究
1.2 国内外研究现状
1.2.1 无线携能通信技术的国内外研究现状
1.2.2 无线携能通信中的物理层安全传输的国内外研究现状
1.3 现有研究中存在的不足
1.4 论文主要内容
1.5 论文章节安排
第二章 无线携能通信系统物理层安全研究相关理论技术概述
2.1 物理层安全技术
2.1.1 波束成形技术
2.1.2 人工噪声技术
2.2 无线携能通信中的物理层安全模型
2.2.1 时域切换型
2.2.2 功率分割型
2.3 基于随机几何的通信系统建模概述
2.3.1 基于泊松点过程建模的基础理论
2.3.2 基于泊松簇过程建模的基础理论
2.4 凸优化理论概述
2.5 本章小结
第三章 基于动态“信-能”切换的机会式安全传输方案
3.1 引言
3.2 系统模型
3.2.1 位置拓扑
3.2.2 通信模型
3.2.3 非线性能量采集模型
3.2.4 信道模型
3.3 基于动态“信-能”切换的机会式安全传输方案
3.4 性能分析
3.4.1 信息传输性能
3.4.2 能量输送性能
3.5 门限优化
3.6 仿真实验
3.6.1 线性与非线性能量采集模型对比分析
3.6.2 门限优化结果
3.6.3 方案性能对比
3.6.4 系统参数分析
3.7 本章小结
第四章 基于能量门限的on-off安全传输方案
4.1 引言
4.2 系统模型
4.3 基于能量门限的on-off安全传输方案
4.4 安全性能分析
4.5 双门限优化
4.5.1 最优选择算法
4.5.2 次优简化算法
4.6 实验仿真
4.6.1 算法性能对比
4.6.2 系统参数影响
4.7 本章小结
第五章 异构携能通信网络中基于安全能量效率公平性的联合波束成形方案
5.1 引言
5.2 系统模型与问题描述
5.2.1 网络结构
5.2.2 信号模型
5.2.3 非线性能量采集模型
5.2.4 问题描述
5.3 基于安全能量效率公平性的联合波束设计
5.3.1 波束设计方案的数学建模
5.3.2 最优联合波束成形矢量求解
5.3.3 求解算法总结与复杂度分析
5.4 基于交替方向乘子算法的分布式求解方法
5.4.1 构造增广惩罚问题
5.4.2 双变量对偶分解
5.4.3 变量迭代更新
5.4.4 算法总结
5.4.5 信令开销
5.4.6 单基站计算复杂分析
5.5 仿真实验
5.6 本章小结
5.7 附录命题1的证明
第六章 总结与展望
6.1 本工作总结
6.2 前景展望
致谢
参考文献
作者简历
本文编号：3831799
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
常用缩略语对照表
常用符号对照表
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 无线携能通信息技术的兴起
1.1.2 无线携能通信中的安全威胁
1.1.3 物理层安全技术的兴起
1.1.4 无线携能通信中的物理层安全技术研究
1.2 国内外研究现状
1.2.1 无线携能通信技术的国内外研究现状
1.2.2 无线携能通信中的物理层安全传输的国内外研究现状
1.3 现有研究中存在的不足
1.4 论文主要内容
1.5 论文章节安排
第二章 无线携能通信系统物理层安全研究相关理论技术概述
2.1 物理层安全技术
2.1.1 波束成形技术
2.1.2 人工噪声技术
2.2 无线携能通信中的物理层安全模型
2.2.1 时域切换型
2.2.2 功率分割型
2.3 基于随机几何的通信系统建模概述
2.3.1 基于泊松点过程建模的基础理论
2.3.2 基于泊松簇过程建模的基础理论
2.4 凸优化理论概述
2.5 本章小结
第三章 基于动态“信-能”切换的机会式安全传输方案
3.1 引言
3.2 系统模型
3.2.1 位置拓扑
3.2.2 通信模型
3.2.3 非线性能量采集模型
3.2.4 信道模型
3.3 基于动态“信-能”切换的机会式安全传输方案
3.4 性能分析
3.4.1 信息传输性能
3.4.2 能量输送性能
3.5 门限优化
3.6 仿真实验
3.6.1 线性与非线性能量采集模型对比分析
3.6.2 门限优化结果
3.6.3 方案性能对比
3.6.4 系统参数分析
3.7 本章小结
第四章 基于能量门限的on-off安全传输方案
4.1 引言
4.2 系统模型
4.3 基于能量门限的on-off安全传输方案
4.4 安全性能分析
4.5 双门限优化
4.5.1 最优选择算法
4.5.2 次优简化算法
4.6 实验仿真
4.6.1 算法性能对比
4.6.2 系统参数影响
4.7 本章小结
第五章 异构携能通信网络中基于安全能量效率公平性的联合波束成形方案
5.1 引言
5.2 系统模型与问题描述
5.2.1 网络结构
5.2.2 信号模型
5.2.3 非线性能量采集模型
5.2.4 问题描述
5.3 基于安全能量效率公平性的联合波束设计
5.3.1 波束设计方案的数学建模
5.3.2 最优联合波束成形矢量求解
5.3.3 求解算法总结与复杂度分析
5.4 基于交替方向乘子算法的分布式求解方法
5.4.1 构造增广惩罚问题
5.4.2 双变量对偶分解
5.4.3 变量迭代更新
5.4.4 算法总结
5.4.5 信令开销
5.4.6 单基站计算复杂分析
5.5 仿真实验
5.6 本章小结
5.7 附录命题1的证明
第六章 总结与展望
6.1 本工作总结
6.2 前景展望
致谢
参考文献
作者简历
本文编号：3831799
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/3831799.html