不确定行为下的物理层安全博弈

在多窃听节点存在的无线通信中,联盟内的协作中继转发接收到的信号到目的端能够有效地提高物理层安全传输的性能.然而,具有自私行为的中继节点会拒绝为其潜在合作者转发信息,并且自私行为具有动态变化的未知性.基于网络环境的贝叶斯联盟博弈,研究节点自私行为不确定条件下的联盟形成,通过节点与其他节点订制合同,得到贝叶斯核,进而形成纳什稳定的联盟结构.仿真结果表明该算法形成的不完全信息下的联盟结构与完全信息下的联盟结构相同,可以实现联盟节点安全效益最优.     

不可靠中继解码转发的无线物理层安全性能研究

利用中继节点的协作以实现无线物理层安全.由于中继可能存在不可靠行为,将不可靠中继引入中继信道模型,建立了不可靠中继信道模型,从更接近实际的角度,研究在非理想解码转发情形下,中继在合作、自私和恶意攻击3种行为下,信道条件、中继位置、中继转发功率对安全性能的影响,及达到最大安全性能的条件.     

基于压缩感知的协作系统物理层安全分析

将压缩感知技术引入协作通信系统中研究其物理层安全问题.在多源多中继协作通信系统中,将源节点通过中继节点到目的节点,源节点到窃听节点的信道矩阵作为压缩感知的测量矩阵,目的节点和窃听节点可以采用信号重构算法进行重构.通过系统仿真证明,窃听节点存在对信道估计存在误差,合法目的节点的重构性能优于窃听节点,可以达到安全传输.     

协作网络中基于可信与不可信中继节点的物理层安全性能优化（英文）

为了获得最优物理层安全性能,在无线协作网络中提出了新的功率分配算法.提出了存在外部窃听节点时,可信中继节点采用放大转发和解码转发两种协作机制下的最优功率分配算法.此外,还提出了不可信中继节点采用转发放大协作机制下的最优功率分配算法,仿真结果表明在总功率一定时,对于可信中继与不可信中继的两种情况,所提出的新算法相较于传统的均等功率分配算法都获得了更高的安全容量.     

CR-NOMA双向中继自干扰能量回收传输方法

针对单向中继自干扰能量收集的认知无线电系统中,窃听用户的接入概率增加,从而影响次用户物理层安全性能的问题,在认知无线电非正交多址接入系统中通过双向中继辅助次用户传输,同时在中继能量捕获受限等约束条件下,最大化弱用户物理层安全速率.由于优化问题为复杂的非凸问题,因此根据半定松弛理论将其转化为凸问题,并通过迭代算法对信号协方差矩阵、中继发送和接收的功率分配因子进行联合优化,进而得到弱用户物理层安全速率的全局最优解.仿真结果表明:与单向中继自干扰能量收集相比,在保证中继节点收集能量和强用户安全传输条件下,弱用户物理层安全速率提高了15.4%.     

基于NOMA的人工噪声物理层安全性能研究

添加人工噪声也是提升物理层安全性能的重要方式之一,能够有效抑制窃听行为,对于提升物理层的安全可靠性也有帮助。将非正交多址接入技术(NOMA)融入传统的人工噪声辅助方案中,在提升物理层安全性能的同时也可以节约频谱资源,考虑非信任中继节点的情况下,提出基于NOMA技术的人工噪声辅助方案,推导该方案的中断概率和遍历和速率,并给出了遍历和速率上界的表达式。仿真结果表明,NOMA方案相比传统的正交多址接入技术(OMA)中断概率更低,同时也提升了系统的遍历和速率,证明NOMA方案可以有效提升物理层的安全可靠性,也可以防止非信任中继节点对信息进行窃取。     

大规模MIMO多用户双向中继系统的物理层安全性能分析

对大规模多输入多输出(multiple input and multiple out,MIMO)多用户双向中继网络的物理层安全性能进行分析。系统模型中假设窃听节点可以获取第一跳用户发送信号和第二跳中继发送信号,分析大规模MIMO中继采用最大比合并和最大比传输信号处理时的系统保密速率,进一步推导出中继天线数趋于无穷时的系统渐近保密速率表达式,并进行仿真验证。理论分析和仿真结果显示,即使在不采用专门的物理层安全技术时,大规模MIMO双向中继系统也能获得可观的保密速率。证明即使当窃听节点具备多用户干扰消除能力时,通过设置合理的用户和中继发送信号功率,大规模MIMO双向中继系统仍然具有较好的物理层安全性能。     

Ad Hoc网络中一种基于价格策略的协作转发方案

在商用 Ad Hoc 网络中,对中继而言,为其他用户转发数据会速写 为额外的能量损耗,同时也会使用户自身的数据传输产生延迟,因此,网络中便会出现一些"自私节点",不愿意为其它用户转发数据,在一定程度上影响了网络的正常运行.根据微观经济学中的博弈理论,给出一种基于价格的协作转发方案.综合考虑网络收益和用户效用.由源节点决定补偿价格,并对中继进行价格补偿,来激励其转发数据.仿真结果表明,价格机制不仅可以激励转发,增加网络收益,而且改善了用户效用,特别是中继的效用.     

无线传感器网络中双层受限中继节点放置算法研究

针对在三维空间中,对于中继节点(RN)的位置受限并且是双层拓扑的情况,提出了一种基于混合整数线性规划的中继节点放置算法,该算法首先考虑三维空间中继节点放置的物理层模型,然后基于混合整数线性规划(MIPS)给出最优能效的分簇,使得每个传感器节点与相应簇头之间的传输距离最小.仿真结果表明:与只考虑最小化簇内距离的中继节点放置算法相比,本算法在降低重传率和延长网络生命周期方面都有较大的改善.     

机会网络中基于博弈论的可信路由模型

针对机会网络中的自私节点会威胁路由安全并影响机会路由的传输性能问题,提出一种基于博弈论的可信路由模型.在定价-竞价交易模式下,源节点根据消息的重要程度定价,中间节点依据自身转发能力竞价获得转发机会,使用博弈理论分析节点不同决策行为下的博弈收益.仿真实验结果和博弈分析表明:可信路由模型通过区别节点价值有效规避了自私节点,增强了路由的安全性和可靠性,并在传输成功率、传输时延和路由开销等方面表现出较好的性能.     

多中继物理层网络编码系统加密设计及安全性能研究

多中继通信系统信息传输过程复杂,存在吞吐率下降、误码率高、安全性能差等问题.针对以上问题,提出多中继物理层网络编码系统与密钥加密技术联合设计的解决方案.首先,阐述三中继双向物理层网络编码系统加密传输的工作机制;然后,构建三中继物理层网络编码与LDPC码、加密算法联合通信模型,设计适应多路信号叠加的中继映射解决方案,推导出该系统的置信传播译码算法公式.实验仿真结果表明,采用的密钥加密技术能有效保证系统数据传输安全性,降低因多中继系统信息传输与信道窃听带来的性能损失;同时,LDPC编译码提升了该系统的译码准确率,系统解密能力得到改善,从而有效提高了多中继通信系统数据传输的有效性、可靠性.     

基于人工噪声和SWIET的安全双向中继通信

针对基于解码转发的对称双向中继网络的安全传输问题,提出一种基于人工噪声干扰和信息、能量同时传输技术(SWIET)的物理层安全传输策略.系统采用两时隙传输方案,能量收集节点利用第一时隙收集的能量发射人工噪声干扰,而用户节点和中继分别通过功率分配技术将目的节点先验已知的人工噪声干扰添加到有用信息中,以降低窃听信道的传输质量.建立双向中继网络窃听信道下联合能量收集和无能量收集节点的两种数学模型,推导基于人工噪声干扰的系统保密容量的数学表达式,分别求解两种模型的最大化系统保密容量下最优功率分配因子,并分析了SWIET技术对系统保密容量的增益.仿真结果表明:对应于不同的窃听节点位置,所提出的联合SWIET技术的方案能使双向中继网络保密性能改善3%~90%,且能量收集节点越靠近窃听节点,系统性能越好.     

任务-中继无人机协同路径规划模型方法研究

为了实现多源节点与地面控制站连续的远程通信,提出了一种基于人工势场法的中继无人机动态路径规划模型求解方法。中继簇计算模块根据密度最大值聚类对中继簇进行动态划分,并实现中继节点数量的动态调整。中继节点动态路径规划模块根据人工势场法的思想,使中继无人机根据势场合力机动到合适位置,并具有动态避障和防碰撞的能力。对构建的模型在不同任务载荷设置下独立进行仿真实验,结果表明,中继无人机能够在多源节点与GCS之间完成可靠的多跳中继,在源节点数量不大于10且对空威胁区的数量不大于7的情况下通信链路的联通率均不小于99.83%。该方法能够有效地解决任务无人机远程通信中继的问题,为未来无人装备的发展和运用提供重要技术支撑。     

协作中继传输网络中基于无线供电的能量交易方法

为了让协作中继传输网络中的中继节点能够获得能量自愿协作转发源节点的信息,提高信息的传输效率,提出一种基于无线供电的能量交易方法.所提方法中包含一个源节点和目的节点以及一个中继节点和多个能源供应点(Energy Supply Points,ESP).当源节点到目的节点链路的信道质量较差时,需要中继节点帮助转发源节点的信息到目的节点.但是中继节点往往是自私的,不愿意牺牲自己的能量帮助转发别人的信息.为了使得中继节点愿意帮助转发源节点的信息,目的节点支付给周围ESP一定的报酬,以换取其通过无线供电的方式给中继节点提供能量,使得中继节点能够利用接收到的能量帮助转发源节点的信息.通过利用斯塔克尔伯格模型,研究如何对所提方法中目的节点支付给ESP的报酬和ESP提供给中继节点的能量进行优化,最大化目的节点和ESP双方的效用.仿真结果表明,本文所提的能量交易方法能够让目的节点和ESP的效用同时达到最优值,有效提高信息的传输效率.     

基于扇形区域的无线传感器网络位置隐私保护

传统的无线传感器网络位置隐私保护算法没有很好地实现安全性与网络能耗之间的均衡.为了解决这个问题,提出了一种基于扇形区域的随机中继节点路由算法,通过调整扇形区域的大小来控制路由路径的范围,并采用随机选取扇形子区域作为下一跳路由节点可选区域的机制来实现源节点的位置隐私保护.仿真实验结果表明,与幻影路由等其他路由算法相比,所提的路由算法可以在不影响数据投递率的前提下,有效地保护源节点的位置隐私,网络能耗较少.同时,该算法具有较好的灵活性,用户可根据实际需求设置高安全性或低能耗模式.     

基于功率加权的延长网络寿命的机会中继策略

针对采用解码-转发协议的无线协作中继网络,提出了一种基于功率加权的机会中继策略,即根据每个节点的剩余能量设定其功率的权重因子,每个源节点根据加权能量消耗最小准则选择最优的协作中继,并通过单纯型法得到源节点和中继节点之间的最优功率分配,以提高能量利用率和平衡网络中每个节点的能量消耗.仿真结果表明,与其它策略相比,文中策略可以有效延长整个协作中继网络的寿命.     

窃听双向协作网络机会中继选择方案的保密性能分析

对于多中继、窃听双向协作网络,研究使用机会中继选择和模拟网络编码技术来增强窃听系统物理层安全性.具体地,窃听双向协作网络的通信过程共3个时隙.第1和第2时隙,两信源分别发送消息到中继节点;第3时隙,根据最大最小中继选择方案,选取一个成功解码两信源消息的中继节点.使用模拟网络编码技术将两信源消息混合,把混合消息广播给两信...     

基于粒子群优化的协作网络资源分配的博弈策略

应用基于竞价机制的斯坦克尔伯格博弈提出协作中继网络中的一种资源分配策略,用以解决单一中继节点对多用户节点协作带宽的分配问题。首先中继根据用户的协作带宽需求对资源定价,然后用户根据价格调整其纳什均衡策略,即获取协作效用最大化的最优带宽购买量。证明了纳什均衡的存在性,提出基于粒子群优化的均衡求解算法,分析了均衡的有效性,仿真给出了粒子群优化的全局最优带宽分配结果。仿真结果表明,所提出的博弈可以激励中继节点参与协作,并协调多用户节点间的资源分配。     

基于信道统计平均的中继选择与功率优化算法

针对无线网络中继节点选择存在的中断概率较大和算法复杂度较高的问题,提出了一种基于信道统计平均的中继选择和功率分配优化算法.首先对源节点和各个中继节点进行优化功率分配,并将源节点到中继节点和中继节点到目的节点的所有信道系数的统计平均值作为阈值门限将部分信道质量较差的中继节点过滤掉,以减少候选中继节点的数量;然后从候选中继节点中选出最优中继节点;最后对最优中继节点进行优化功率再分配,并以放大转发的方式完成信号的传输.仿真实验结果表明:该优化算法可以降低系统的中断概率和减小运算的复杂度.     

一种水下无线传感网络中节能跨层路由协议

为了提高水下无线传感器网络(Underwater Wireless Sensor Network,UWSN)的能量有效性,对节能路由策略进行研究.当给定源宿节点距离,通过多跳中继转发数据时,证明了一定存在能量最优的中继跳距.提出了一种节能的路由协议,节点通过适当的信息交换来获取邻居信息而不必知道全局信息,基于跨层设计的思想,在物理层根据反馈信息和最优跳距分配不同的功率级,在网络层寻找与理想路径临近的节点作为下一跳节点.仿真结果表明,该协议相对于FBR、VBF和DFR路由协议消耗更少的能量.