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5G安全技术研究综述 预览
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作者 季新生 黄开枝 +6 位作者 金梁 汤红波 钟州 游伟 许晓明 易鸣 邬江兴 《移动通信》 2019年第1期34-39,45共7页
5G对安全提出了不同于以往的更高要求,国际标准组织、运营商和设备制造商等都对5G安全技术给予了极大关注。系统梳理了5G业务应用、网络架构、空中接口以及用户隐私方面的安全需求,总结了5G安全总体架构的发展趋势,重点介绍了代表5G安... 5G对安全提出了不同于以往的更高要求,国际标准组织、运营商和设备制造商等都对5G安全技术给予了极大关注。系统梳理了5G业务应用、网络架构、空中接口以及用户隐私方面的安全需求,总结了5G安全总体架构的发展趋势,重点介绍了代表5G安全发展新潮流的内生防御架构以及若干增量型支撑技术,包括物理层安全、轻量级加密、网络切片安全、用户隐私保护以及区块链技术在5G中的应用等。 展开更多
关键词 5G安全 内生防御 拟态防御 物理层安全 轻量级加密 网络切片安全 用户隐私保护 区块链
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多窃听者场景下TASP/MRC系统的物理层安全性能分析 预览
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作者 王占湾 李光球 钱辉 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期160-165,170,共7页
为评估信道预测发射天线选择(TASP)/接收最大比合并(MRC)联合收发分集无线通信系统在瑞利块衰落信道条件和多窃听者场景下的物理层安全性能,针对基于最小均方误差信道预测器的TASP/MRC无线通信系统,推导其非零安全容量概率、安全中断概... 为评估信道预测发射天线选择(TASP)/接收最大比合并(MRC)联合收发分集无线通信系统在瑞利块衰落信道条件和多窃听者场景下的物理层安全性能,针对基于最小均方误差信道预测器的TASP/MRC无线通信系统,推导其非零安全容量概率、安全中断概率以及渐近安全中断概率的精确解析表达式。在此基础上,分析窃听者数目、归一化延时、收发天线数等参数对系统物理层安全性能的影响。数值计算与仿真结果表明,在TASP/MRC系统中,减小归一化延时及窃听者数量或增加合法接收端天线数能够提高物理层安全性能,在高信噪比情况下,物理层安全分集增益等于合法接收端天线数,而与窃听者数目及其收发天线数无关。 展开更多
关键词 物理层安全 多窃听者场景 信道预测 发射天线选择 最大比合并 非零安全容量概率 渐近安全中断概率 瑞利块衰落信道
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5G物理层安全技术——以通信促安全 预览
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作者 黄开枝 金梁 钟州 《中兴通讯技术》 2019年第4期43-49,共7页
作为无线安全的颠覆性革命技术,物理层安全技术是实现安全与通信一体化的关键手段。物理层安全技术的本质是利用无线信道特性的内生安全机制,为“一次一密”提供一种可行思路。源于通信能力的提升,无线物理层安全在5G高速率数据传输加密... 作为无线安全的颠覆性革命技术,物理层安全技术是实现安全与通信一体化的关键手段。物理层安全技术的本质是利用无线信道特性的内生安全机制,为“一次一密”提供一种可行思路。源于通信能力的提升,无线物理层安全在5G高速率数据传输加密、5G鉴权认证、增强型移动宽带(eMBB)场景信令、业务数据完整性保护和5G物联网场景轻量级加密等方面有着重要的应用前景。为了进一步实现物理层安全在5G中的应用,还提出了一种可行的物理层安全5G工程实现框架。 展开更多
关键词 5G通信 物理层安全技术 安全与通信共生
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基于信道特征的无线物理层安全技术研究
4
作者 张东 李晓强 《无线通信技术》 2019年第1期48-51,56共5页
近几年无线通信的物理层安全问题引起了广泛关注,物理层安全领域的研究分为三类:1)基于信息理论的物理层安全研究;2)基于跨层密钥生成的物理层安全;3)基于信道特征独有性的物理层安全。本文主要阐述基于信道特征独有的物理层安全。
关键词 无线通信 无线安全技术 物理层安全
基于NOMA场景的多用户调度物理层安全性能分析 预览
5
作者 岳雪峰 余钢 +2 位作者 冯友宏 曹喜珠 董国青 《无线电通信技术》 2019年第4期378-384,共7页
针对NOMA系统传输模型,提出了基于NOMA通信场景下的多用户调度策略,对非窃听中继和窃听中继2种场景分别进行研究分析,推导计算出2种场景下OMA与NOMA系统安全中断概率数学闭合表达式,并进行对比分析。分析和仿真结果表明通过增加主信道... 针对NOMA系统传输模型,提出了基于NOMA通信场景下的多用户调度策略,对非窃听中继和窃听中继2种场景分别进行研究分析,推导计算出2种场景下OMA与NOMA系统安全中断概率数学闭合表达式,并进行对比分析。分析和仿真结果表明通过增加主信道信噪比(SNR)和发送用户数目可以有效提高系统安全性能,分析表明同等情况下基于NOMA系统的安全中断概率总是低于OMA系统,并且这种优势随着主信道SNR的增加、窃听信道SNR的减小而更加显著。 展开更多
关键词 非正交多址接入 物理层安全 多用户调度 安全中断概率
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一种基于无率纠错码的联合纠错保密方案
6
作者 雷维嘉 李玉玉 《北京邮电大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期74-80,共7页
提出了一种基于无率码的信息安全可靠传输方案,在编码器和译码器中设置伪随机数发生器,产生随机的编码生成矩阵和删除图案,实现编码符号的随机产生和随机删除.伪随机数发生器的种子就是加解密的密钥.由于随机删除后编码符号的度分布未改... 提出了一种基于无率码的信息安全可靠传输方案,在编码器和译码器中设置伪随机数发生器,产生随机的编码生成矩阵和删除图案,实现编码符号的随机产生和随机删除.伪随机数发生器的种子就是加解密的密钥.由于随机删除后编码符号的度分布未改变,无率码的纠错性能不受影响.在加性高斯白噪声信道和瑞利衰落信道下的仿真结果表明,窃听者译码的误比特率保持在0. 5附近,误字率保持为1;而合法接收者的差错性能则与常规的无率码编码系统相同,实现了纠错和保密的功能. 展开更多
关键词 无率码 保密 纠错 物理层安全
人工噪声策略的临界信噪比和功率分配研究 预览
7
作者 邓浩 王慧明 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期66-73,共8页
给出了多输入单输出窃听链路中人工噪声策略安全性能的统一分析。通过对私密信号和人工噪声之间最优功率分配的研究,发现人工噪声策略不是在所有情况下都能有效提升系统的安全性,同时给出了人工噪声工作的临界信噪比。此外,基于保密速... 给出了多输入单输出窃听链路中人工噪声策略安全性能的统一分析。通过对私密信号和人工噪声之间最优功率分配的研究,发现人工噪声策略不是在所有情况下都能有效提升系统的安全性,同时给出了人工噪声工作的临界信噪比。此外,基于保密速率的下界得出了适应任意信噪比的功率分配表达式,据此推导出了未知窃听用户统计信道信息情况下的功率分配结果。仿真结果显示,相对于平均功率分配策略,所提功率分配方案可以有效增大系统的保密速率。 展开更多
关键词 物理层安全 人工噪声 保密速率 最优功率分配
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基于中继联合优化选择的物理层安全方案 预览
8
作者 王少迪 高宝建 +1 位作者 张育铖 赵泽 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期148-153,共6页
针对认知无线电(CR)网络中的安全传输问题,提出基于传输中继和干扰中继联合优化选择的物理层安全方案。在主用户网络和次用户网络共存的环境中,通过优化选取协作传输中继和协作干扰中继实现信息的安全传输,并分析推导出瑞利衰落环境下... 针对认知无线电(CR)网络中的安全传输问题,提出基于传输中继和干扰中继联合优化选择的物理层安全方案。在主用户网络和次用户网络共存的环境中,通过优化选取协作传输中继和协作干扰中继实现信息的安全传输,并分析推导出瑞利衰落环境下该方案保密中断概率的闭式表达式。仿真结果表明,在不同参数场景下,该方案均可实现较低的保密中断概率,提升CR网络的信息传输安全性能。 展开更多
关键词 认知无线电 物理层安全 中继选择 瑞利衰落 保密中断概率
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面向5G雾计算中基于Q-learning的安全中继节点选择方法 预览
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作者 涂山山 于金亮 +2 位作者 孟远 WAQAS M 刘雷 《电信科学》 2019年第7期60-68,共9页
提出了一种基于Q-learning的最优双中继节点选择方法。首先构建了基于社会意识的安全雾计算结构模型,然后在该模型下设计了基于Q-learning算法的最优双中继节点选择方法,实现了在动态环境下对最优双中继节点的选择,最后对密钥生成速率... 提出了一种基于Q-learning的最优双中继节点选择方法。首先构建了基于社会意识的安全雾计算结构模型,然后在该模型下设计了基于Q-learning算法的最优双中继节点选择方法,实现了在动态环境下对最优双中继节点的选择,最后对密钥生成速率、双中继节点选择速度和动态环境中双中继节点的选择准确率进行了分析。实验结果表明,该方案能有效地在动态环境中选择最优双中继节点,算法迅速收敛达到稳定,最优中继节点选择速度得到有效提升。 展开更多
关键词 Q-LEARNING 雾计算 5G网络 社会意识 物理层安全
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采用k均值聚类的物理层密钥生成方案 预览
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作者 刘景美 韩庆庆 +1 位作者 沈志威 刘景伟 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期8-13,共6页
传统的密钥生成算法没有同时利用幅值及相位两方面的信息,对信道信息利用不充分。针对此问题,提出了一种使用k均值聚类进行密钥生成的方案,该方法可以充分利用多个维度的信息,提高生成密钥的一致性。在密钥生成过程中,双方通过传输聚类... 传统的密钥生成算法没有同时利用幅值及相位两方面的信息,对信道信息利用不充分。针对此问题,提出了一种使用k均值聚类进行密钥生成的方案,该方法可以充分利用多个维度的信息,提高生成密钥的一致性。在密钥生成过程中,双方通过传输聚类中心的位置来进行对测量值进行分类,不会造成密钥信息的泄露。为了更好地提高密钥的一致性与随机性,结合随机导频系数和二维补偿方法,又提出了一种k均值二维补偿密钥生成方案。仿真结果表明,相比于其他密钥生成方法,两个方案在密钥的一致性与随机性方面性能更优。 展开更多
关键词 K均值 聚类 密钥生成 物理层安全 二维补偿
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多用户分集与能量受限非可信中继系统遍历安全性能分析 预览
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作者 欧阳大亮 赵睿 +2 位作者 王毅 李元健 杨裕琳 《信号处理》 CSCD 北大核心 2019年第2期301-309,共9页
研究了一种能量受限的非可信中继与多用户分集技术相结合的两跳链路安全网络通信模型。为提升系统安全性能,本文采用混合时间-功率分配中继(time-power splitting-based relaying,TPSR)协议,并结合机会调度策略(opportunistic schedulin... 研究了一种能量受限的非可信中继与多用户分集技术相结合的两跳链路安全网络通信模型。为提升系统安全性能,本文采用混合时间-功率分配中继(time-power splitting-based relaying,TPSR)协议,并结合机会调度策略(opportunistic scheduling strategy,OSS)从多用户分集网络中选择一个最佳目的节点作为信息接收端。基于随机选择(random selection,RS)策略,该文中利用低复杂度的高斯Q函数分析系统的安全性能以及在协作中继上进行能量采集活动不中断的条件下推导了系统的遍历安全速率(ergodic secrecy rate,ESR)的近似闭合表达式。此外,将提出的OSS与RS通信方案下性能进行对比,证明本文所提出OSS更适用于分布式多用户选择网络。 展开更多
关键词 物理层安全 机会调度 随机选择 遍历安全速率 高斯Q函数
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自适应窃听和干扰下机会式中继和协作干扰技术的安全性能分析 预览
12
作者 贾丽君 贺玉成 周林 《南京理工大学学报:自然科学版》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期29-34,共6页
在存在一个半双工自适应窃听者的多中继协作通信模型中,针对窃听者能够智能地选择被动窃听或主动干扰的问题,选择一个中继协助源节点转发信息,其余中继用于发送人工干扰信号以混淆窃听者,从而提升系统的遍历可达安全速率(Ergodic achiev... 在存在一个半双工自适应窃听者的多中继协作通信模型中,针对窃听者能够智能地选择被动窃听或主动干扰的问题,选择一个中继协助源节点转发信息,其余中继用于发送人工干扰信号以混淆窃听者,从而提升系统的遍历可达安全速率(Ergodic achievable secrecy rate,EASR)性能。在仅有窃听信道统计信息的假设下,推导了EASR的渐进闭合表达式,并进行了Monte-Carlo仿真验证。仿真结果表明:即使在中继数目较小的情况下,渐进分析结果与仿真结果也基本吻合。同时表明:采用机会式中继和中继协作干扰的组合技术可显著地提升系统的安全传输性能。 展开更多
关键词 物理层安全 自适应窃听者 机会式中继 协作干扰 遍历可达安全速率 半双工 协作通信
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多天线全双工中继辅助的异构蜂窝网物理层安全性能分析 预览
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作者 钟州 张波 +1 位作者 戚晓慧 黄开枝 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期24-31,共8页
针对随机异构网络频谱资源紧张及微基站层安全性能不足的问题,通过在微基站层引入多天线全双工中继辅助微基站用户通信,由此提高网络的整体安全性能。基于随机几何理论,构建针对该网络的安全性能分析模型,推导出了用户接入中继基站或宏... 针对随机异构网络频谱资源紧张及微基站层安全性能不足的问题,通过在微基站层引入多天线全双工中继辅助微基站用户通信,由此提高网络的整体安全性能。基于随机几何理论,构建针对该网络的安全性能分析模型,推导出了用户接入中继基站或宏基站、中继接入微基站的安全中断概率闭式表达式;基于此进一步给出了系统全局安全中断概率闭式表达式,以评估系统参数对其安全性的影响。仿真分析了宏基站功率和天线数、中继功率和天线数,以及两者的密度对网络安全性能的影响。仿真结果验证了引入多天线全双工中继能够提高所研究网络的安全性能。 展开更多
关键词 物理层安全 多天线 安全中断概率 全双工中继
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移动协作通信网络的物理层安全性能研究 预览
14
作者 徐凌伟 于旭 林文忠 《聊城大学学报:自然科学版》 2019年第4期95-100,共6页
随着第五代移动通信技术的发展,移动协作通信网络成为学术界研究的热点问题.但是由于完全开放的信道,移动协作通信网络的物理层安全研究非常复杂,也是一个亟待解决的问题.本文在N-Nakagami信道下,研究了移动协作通信网络的安全性能.针... 随着第五代移动通信技术的发展,移动协作通信网络成为学术界研究的热点问题.但是由于完全开放的信道,移动协作通信网络的物理层安全研究非常复杂,也是一个亟待解决的问题.本文在N-Nakagami信道下,研究了移动协作通信网络的安全性能.针对平均安全容量和安全中断概率,分别推导了精确闭式表达式.然后在不同条件下,通过Monte-Carlo仿真,对系统的安全性能做了验证分析.仿真结果表明:理论值与Monte-Carlo仿真值有着很好的吻合,理论分析的正确性得到了验证. 展开更多
关键词 移动协作通信网络 物理层安全 安全容量 安全中断概率
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多天线无线传感器移动通信网络的物理层安全性能 预览
15
作者 王涵 徐凌伟 +1 位作者 廖建庆 肖建辉 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期304-308,共5页
随着第五代移动通信技术的发展,无线传感器通信网络成为学术界研究的热点。但是由于信道存在开放性、无线终端与网络构架存在移动性和多样性的特征,使得无线传感器通信网络的物理层安全成为一个亟待解决的问题。在2-Nakagami信道下,基于... 随着第五代移动通信技术的发展,无线传感器通信网络成为学术界研究的热点。但是由于信道存在开放性、无线终端与网络构架存在移动性和多样性的特征,使得无线传感器通信网络的物理层安全成为一个亟待解决的问题。在2-Nakagami信道下,基于Wyner窃听模型,研究了基于天线选择算法的无线传感器通信系统安全性能。针对最佳天线选择算法和次最佳天线选择算法,分别推导了安全中断概率SOP(Secrecy Outage Probability)的精确表达式。对于最佳天线选择算法,又推导了其SOP下界的闭合表达式。然后不同条件下的安全性能,通过Monte-Carlo仿真得到了验证。通过仿真结果得出:理论值很好的拟合了Monte-Carlo仿真值,其正确性得到了验证;增加发射天线数可以很好的改善系统的SOP性能。 展开更多
关键词 无线传感器网络 移动通信 物理层安全 安全中断概率 发射天线选择
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毫米波下行多用户系统安全混合波束成形算法 预览
16
作者 黄开枝 王少禹 +1 位作者 许晓明 陈亚军 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第4期952-958,共7页
毫米波混合波束成形结构受到日益广泛的认可,但缺乏以安全性为着眼点的混合波束成形算法研究,特别是当窃听者具有多用户译码能力时,系统安全性能无法得到保障。针对上述问题,该文基于人工噪声辅助的思想提出一种毫米波下行多用户系统安... 毫米波混合波束成形结构受到日益广泛的认可,但缺乏以安全性为着眼点的混合波束成形算法研究,特别是当窃听者具有多用户译码能力时,系统安全性能无法得到保障。针对上述问题,该文基于人工噪声辅助的思想提出一种毫米波下行多用户系统安全混合波束成形算法。首先,将混合波束成形矩阵的模拟部分和数字部分解耦合独立求解,在充分考虑信道特性的基础上,通过最大化用户接收信号能量和迫零思想分别设计有用信号的模拟和数字波束成形矩阵;然后,通过SVD分解设计人工噪声的基带数字预编码矩阵,将人工噪声置于合法用户零空间。仿真结果表明,人工噪声辅助的安全混合波束成形算法有效解决了存在具有多用户译码能力窃听者时系统的安全问题。 展开更多
关键词 毫米波多用户系统 混合波束成形 物理层安全 人工噪声
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一种基于新型RB-HARQ技术的安全传输技术 预览
17
作者 王雷 丁晓晖 李成 《信息技术与网络安全》 2019年第1期69-73,共5页
在物理层安全编码中,将LDPC码和基于可靠度混合自动重传(Reliability-BasedHybridARQ,RB-HARQ)技术相结合可以有效地实现安全可靠传输。RB-HARQ技术将译码后的比特后验概率对数似然比作为评价可靠度的标准,利用其自身特性,提出一种根据... 在物理层安全编码中,将LDPC码和基于可靠度混合自动重传(Reliability-BasedHybridARQ,RB-HARQ)技术相结合可以有效地实现安全可靠传输。RB-HARQ技术将译码后的比特后验概率对数似然比作为评价可靠度的标准,利用其自身特性,提出一种根据可靠度门限自适应选择重传比特数目的算法来实现安全可靠传输。针对不同信道情况,利用可靠度门限表达式设置合适的动态门限,根据设置的门限值有效地将所需码字比特挑选出来,反馈给发送端请求重传,弥补了传统RB-HARQ重传比特数目固定且选择方法复杂的缺点。在实际仿真中采用基于误比特率的方法来评估系统的安全可靠性能。仿真结果表明,所提的方法与传统的RB-HARQ技术相比,提高了对信道环境的适应性,进一步增大了系统的安全可靠区间。 展开更多
关键词 混合自动重传 物理层安全 LDPC码 可靠度 误比特率 安全可靠区间
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基于改进Logistic相位扰码的抗截获通信
18
作者 倪磊 达新宇 +1 位作者 胡航 梁源 《华中科技大学学报:自然科学版》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期35-40,共6页
为进一步提高卫星信号的隐蔽性能,结合加权分数阶傅里叶变换(WFRFT)的星座混淆特性与混沌映射轨迹的抗截获特性,提出一种基于混沌加密的卫星物理层安全调制方案.通过扩展WFRFT加权项参数,增加了卫星信号处理的多样性,在此基础上引入逻... 为进一步提高卫星信号的隐蔽性能,结合加权分数阶傅里叶变换(WFRFT)的星座混淆特性与混沌映射轨迹的抗截获特性,提出一种基于混沌加密的卫星物理层安全调制方案.通过扩展WFRFT加权项参数,增加了卫星信号处理的多样性,在此基础上引入逻辑斯蒂(Logistic)相位扰码,提高了信息破解的难度,利用改进型Logistic映射方法生成相位旋转因子.仿真结果表明:所提出的加密调制方法在保持原WFRFT信号的星座特征和统计特性的基础上,具有更好的抗截获特性,窃听者误码率始终保持在0.5左右. 展开更多
关键词 物理层安全 加权分数 傅里叶变换 混沌 星座图
信息和能量同传全双工中继信道的物理层安全方案 预览
19
作者 周皓瑗 雷维嘉 《重庆邮电大学学报:自然科学版》 CSCD 北大核心 2019年第2期221-230,共10页
给出一种信息和能量同传中继无线信道中的物理层抗窃听安全传输方案。中继工作于全双工模式,采用放大转发方式转发信号,同时采用信息和能量同传模式从所接收到的射频信号中收集能量,并用于信号的转发。目的节点也为全双工节点,在接收信... 给出一种信息和能量同传中继无线信道中的物理层抗窃听安全传输方案。中继工作于全双工模式,采用放大转发方式转发信号,同时采用信息和能量同传模式从所接收到的射频信号中收集能量,并用于信号的转发。目的节点也为全双工节点,在接收信息的同时发送人工噪声去干扰窃听节点的接收。以最大化系统的保密速率为目标,对中继采用功率分裂方式和时间切换方式时的功率分裂因子、能量收集时间比例因子和信号与人工噪声功率分配因子进行优化。由于无法得到关于最优参数的表达式,因此,采用二维搜索方法来对优化问题进行求解。仿真结果表明,功率分裂因子、能量收集时间比例因子、信号与人工噪声功率分配因子的优化和目的端的协作干扰能显著提高系统的性能。 展开更多
关键词 物理层安全 中继 信息和能量同传 功率分裂 时间切换 全双工
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基于物理层安全的D2D协作干扰功率分配算法 预览
20
作者 彭大芹 徐林 《计算机工程与设计》 北大核心 2019年第5期1294-1299,共6页
针对网络中存在窃听节点威胁到合法基站用户位于物理层面信息安全的问题,为改善用户的安全传输性能,通过对网络中的D2D通信链路进行合理的功率分配并复用基站用户所占用的信道来引入干扰源对窃听节点进行干扰以实现基站用户安全通信的... 针对网络中存在窃听节点威胁到合法基站用户位于物理层面信息安全的问题,为改善用户的安全传输性能,通过对网络中的D2D通信链路进行合理的功率分配并复用基站用户所占用的信道来引入干扰源对窃听节点进行干扰以实现基站用户安全通信的目的。引入Stackelberg博弈描述信息不对称条件下基站用户与D2D通信对之间的竞争关系;从绿色通信的角度出发,将安全能量效率设计为二者的效用函数并建立Stackelberg博弈模型,通过均衡分析得到均衡点处的最优功率分配策略;基于Stackelberg博弈设计一种迭代的功率分配算法以得到均衡状态下的最优解。仿真结果表明,所提基于Stackelberg博弈的功率分配算法能够提高系统中各节点的安全能量效率,保证基站用户私密信息的安全传输。 展开更多
关键词 D2D通信 物理层安全 STACKELBERG博弈 协作干扰 功率分配
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