依概率主动窃听下D2D通信的物理层安全研究

本文研究了依概率主动窃听下D2D通信的联合防窃听和抗干扰问题。由于主动窃听者可以依概率选择被动窃听或主动干扰，因此很难对抗。针对主动窃听者攻击方式的动态变化，本文采用稳健博弈学习方法来提高D2D通信的平均安全吞吐量，将一个蜂窝用户(CUE)和多个D2D用户(DUEs)之间的交互建模为一个领导者-多个追随者的斯坦博格博弈，引入了干扰代价机制描述蜂窝用户与D2D用户之间的竞争关系，设计了一个精确势能博弈描述多个D2D用户之间的协作关系。首先证明了底层子博弈的纳什均衡(NE)的存在性，并进一步证明了所提博弈的斯坦博格均衡(SE)的存在性。在此基础上，提出了基于随机学习自动机的稳健协同D2D功率控制算法，并验证其优于随机选择算法和D2D自私功率控制算法。      

基于并行CNN的RIS辅助D2D保密通信系统资源分配算法

为满足智能信号处理和物理层安全需求,针对频谱资源紧缺问题,提出了一种智能超表面辅助设备到设备(D2D)通信的资源分配算法.D2D用户通过复用蜂窝用户频谱资源实现通信,考虑D2D传输速率、基站发射功率和RIS发射相移约束,构建了用户保密速率最大化问题.为了解决该非线性规划问题,提出了一种并行卷积神经网络算法,以得到最佳资...     

D2D中继辅助通信的能效优化算法研究

针对蜂窝系统下D2D中继辅助通信的能量效率优化问题,在保证蜂窝用户与D2D用户服务质量的条件下,提出了一种能效优化算法。首先,以最大化系统中总D2D用户能效为目标,将优化问题建模为一个混合整数非线性规划问题。然后,将能效优化问题转化为功率控制、中继选择和信道分配3个子问题分别进行求解。最后,利用Dinkelbach方法和拉格朗日乘子方法解决功率控制问题;利用所提出的基于Q学习的中继选择算法完成中继的选择;基于功率控制和中继选择,利用匈牙利算法完成信道的分配。仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法可有效提高系统D2D用户的总能效。     

基于泄露信息量的D2D通信链路选择方法研究

D2D(Device-to-Device)通信因其具有提高频谱效率、时延小和能耗低等优点,被认为是第五代移动通信系统中的关键技术之一。然而,由于D2D用户与蜂窝用户共享频谱,导致D2D用户之间传输的信息会泄露给蜂窝用户。针对这一问题,基于物理层安全的研究,结合D2D通信的特点,提出了一种最小化D2D用户泄露信息量的算法。通过选取最优D2D链路的方法,使得系统的总泄露信息量达到最小。仿真表明所提倡的方法能极大改善系统的总泄露信息量。     

电力无线专网D2D中继链路延时分析

电力无线专网采用电力行业专用频点对于配网、计量自动化业务数据进行传输,D2D通信是该网络架构下提高数据采集实时性的有效方式。基于电力行业末端节点配网和计量数据采集的场景,对D2D中继链路延时进行建模,并分析该机制下影响延时的主要因素,研究D2D中继汇聚机制时间差以及海量终端同频并发冲突退避机制对于整体网络延时的影响。通过计算机网络仿真,验证了采用D2D中继可以有效降低20-30%的传输延时,并讨论了信道数量对于延时的局限性。     

全双工D2D通信链路能效优化研究

针对在蜂窝系统下引入设备到设备(D2D)通信导致的干扰和能量消耗问题,文章提出首先将D2D通信技术与全双工传输技术相结合,构造一个全双工D2D通信链路场景。然后,在满足用户最小速率要求和功率阈值的条件下,分别解决了功率控制和资源分配问题,以提高全双工D2D通信链路的能量效率。最后,利用序列二次规划算法解决功率控制问题;利用所提出的自适应禁忌搜索算法解决最优资源分配问题。仿真结果表明,与现有算法相比,文章所提算法具有有效的搜索算子和扰动机制,并能以较低的计算复杂度来解决全双工D2D通信链路能效优化问题。     

毫米波D2D通信上下行链路吞吐量优化方案

5G通信技术中终端直通(D2D通信)的功率分配是近期研究的热点,为了提升系统容量和频谱利用率,将毫米波与D2D通信技术结合,在此技术中,针对28GHz频段上行链路及下行链路蜂窝网络中的D2D资源分配进行了研究,将其系统总吞吐量达到最大化算法进行优化。首先,推导出每个D2D对所对应的准入集,其次,在考虑每个D2D对用户以及蜂窝用户功率控制情况下,分别求出上行链路及下行链路中的吞吐量,最后,在保证D2D对总吞吐量最大化前提下将蜂窝用户信道分配给D2D对。仿真结果表明,所提出的方案可以提高系统的吞吐量。     

基于用户中断概率的D2D通信干扰协调与资源分配

在LTE系统中引入设备直传(D2D)通信技术,会因为D2D用户复用蜂窝用户资源进行通信而产生同频干扰.在现有的干扰协调与资源分配研究中,都需要基站获取各个通信链路的信道状态信息(CSI),但这样无疑会增加基站的信令负担.为减小干扰与基站的信令负担,提出了一种基于用户中断概率的干扰协调与资源分配算法,首先在保证蜂窝用户正常通信的情况下,通过限制D2D用户到基站间的距离来降低干扰;其次通过遍历所有蜂窝用户的频谱资源,选择能使D2D用户的总中断概率最低的频谱资源进行复用.仿真结果表明,所提算法能够在保证蜂窝用户正常通信的情况下,明显降低D2D用户的平均中断概率,同时还能够降低基站信令负担.     

基于干扰对齐的D2D混合网络干扰管理研究

针对如何有效抑制蜂窝与D2D混合网络中的干扰问题,提出了一种基于干扰对齐的干扰协调策略。通过建立k对D2D用户(DUE)复用蜂窝用户(CUE)上行资源的干扰模型,并分别在发送端和接收端设计发送干扰抑制预编码,使得在某一接收端处的干扰均对齐在接收信号的零空间上,从而抑制区内和区间两大干扰。仿真证明,文中所提出的基于干扰对齐的功率分配方案,比其他算法能获得更大的系统总速率,从而最大化混合网络的自由度。     

D2D通信系统的干扰协调与资源优化

本文首先分析了同构网络下的D2D系统干扰协调和资源优化问题,简要介绍了基于部分位置信息的D2D干扰协调和资源优化,再对单小区和多小区的D2D功率控制和信道分布简单介绍。其次,文章再针对异构网络下的D2D资源优化,从异构网络下的D2D模式选择和信道分配以及异构网络下的D2D中继资源优化两个方面进行研究。     

基于人工噪声辅助的D2D异构蜂窝安全通信方法

A secure communication scheme based on artificial noise assisted from base station(BS)was proposed to improve the system secrecy rate of the D2D underlaying cellular.Firstly,the system secrecy rate was modeled.Then the BS with multi-antennas added artificial noise(AN)in cellular user’s signal as well as designed beam vectors of the desired signal and artificial noise to maximize system secrecy rate.In the end,a joint optimization scheme based on the fairness constraint was introduced to optimize beam vectors of the desired signal,the power allocation for BS’s information signal and AN and the D2D power control.Simulation results show that the system ergodic secrecy rate can be improved 2.7 bit·s^?1·Hz^?1more than the schemes based on SVD and zero-forcing at most.     

一种基于多波束与人工噪声的物理层安全通信方法

为了提高无线传输过程中通信信息被窃听的难度,提出了一种采用多波束发射人工噪声干扰来实现物理层安全传输的方法.发送端同时发送通信信息和两组人工噪声,通过天线加权系数调整使通信信息的方向图主瓣对准期望方位,而人工噪声的方向图在期望方位形成零陷.仿真结果表明,该方法可实现在空间某一期望方位的可靠通信,而偏离该方位的接收机误码...     

Secure opportunistic access control in D2D-enabled cellular network

The mutual interference between cellular links and D2D links can bring the secrecy gain to cellular users in D2D-enable cellular networks.To make full use of them,a cooperative secrecy transmission scheme was proposed based on wireless channels.The channel direction information and gains depict the interference from D2D links to cellular links and other D2D links in the proposed scheme.Firstly,only the D2D users which meet the limited interference conditions were accessed to cellular networks to ensure their reliable communications.It was assumed that legitimate users and eavesdroppers were independent two-dimensional homogeneous Poisson point processes (PPP) distribution.Then the security outage probability (SOP) was derived for cellular users and the connection outage probability (COP) for D2D users,and the impacts of interference thresholds were discussed on their performances.Next,an optimization model was given to minimize D2D users’ COP while ensuring the secrecy performance requirements of cellular users,thus achieving the optimal performance.Finally,simulation results verify the validity of the proposed scheme.     

能量收集系统中基于能量协同和协同干扰的保密传输方案

研究节点具备能量收集能力的中继窃听信道保密速率的优化问题,提出一种基于人工噪声协同干扰和节点间能量协同的物理层安全传输策略.各节点采用储能-发送模式工作,即先收集能量,再用于数据传输.中继节点采用放大转发方式,目的节点发送人工噪声进行协同干扰.由于中继节点所需功耗较高,目的节点将用于发送干扰之外的剩余能量转移给中继节点.给出以最大化保密速率为目标函数,优化能量吸收时间比例系数和干扰功率分配因子的两步优化算法.仿真结果表明人工噪声和能量协同的引入能有效提高系统的保密传输速率.     

基于异步传输的IPSEC安全加密芯片应用

目前配电终端安全加密芯片与MCU之间主要采用SPI总线进行同步通信,由MCU输出网口数据实现配电终端应用层安全加密通信。为进一步提高安全加密防护能力,本文选用IPSEC安全加密芯片直接输出网口数据,芯片与MCU之间采用异步数据传输,实现网络层安全加密防护功能。在此基础上研究了基于安全加密芯片的配电网络双层加密防护应用,通过对内嵌安全加密芯片的终端进行软硬件设计,并研究配电终端与主站之间的加密应用,提升了配电终端加密通信的安全性与可靠性。通过IPSEC极限通信测试、应用加密测试以及现场实际测试,验证了内嵌安全加密芯片的配电终端的加密防护性能。     

户外现场直播节目信号的安全传输及安全播出

对户外现场直播节目信号的安全传输及安全播出提出一些看法。     

有限字符输入下基于截断速率的安全空间调制天线选择算法

针对有限字符输入下人工噪声辅助空间调制系统的安全传输问题,提出了一种基于截断速率的天线选择算法。考虑到保密速率的闭式表达式难以得到,通过引入截断速率作为保密速率的一种近似的有效指标,将最大化保密速率问题转化为最大化截断速率优化问题。同时,为降低算法复杂度,对截断速率算法的搜索进行优化,通过对矩阵范数按列展开,将对应天线组合的矩阵范数问题简化为对应天线的列范数问题。最后,将只对窃听者产生干扰的人工噪声矢量映射在合法信道空间,进一步提升系统保密速率。仿真结果表明,所提出的基于截断速率算法的系统保密速率性能优于基于信漏噪比算法和最大化保密速率算法,并具有更低的复杂度。     

多用户大规模MIMO自适应安全传输策略

大规模MIMO系统采用空分多址可以提高系统吞吐量,同时利用多用户下行信号的相互协作可以对窃听者造成叠加干扰,带来了天然的安全增益。但目前该系统的物理层安全研究仍采用传统的人工噪声方案,忽略了多用户信号干扰带来的安全增益,造成严重的功率浪费。针对这一问题,该文分析了多用户信号干扰对系统可达平均安全速率和平均安全能效的影响,给出了系统的最佳接入用户区间。研究发现,在系统接入用户数较少和用户数较多时,系统安全能力较弱,针对此分别提出了N波束加扰和基于用户位置的用户调度的自适应安全传输策略。最后通过仿真验证了理论推导和所提策略的有效性,利用该文所提策略,能够保证系统天然安全能力不足时的安全通信。     

基于MIMO-OFDM的5G通信跨层安全传输技术研究

在对5G通信跨层安全传输技术进行研究的过程中,将MIMO-OFDM应用于5G通信跨层安全传输技术中,提出一种基于MIMO-OFDM的5G通信跨层安全传输技术.首先对5G通信系统的认证模型进行构建,以通过物理层对5G通信网络进行安全认证.基于MIMO-OFDM系统制订5G通信跨层安全传输方案,方案包括两个方向,一个方向是...     

基于混沌的数字图像信息加密安全传输研究

该算法是一种基于混沌的数字图像信息加密安全传输算法。利用给定初始值与参数的离散Logistic映射生成混沌序列,使用混沌序列和镜像变换构造改进的魔方变换对图像进行置乱,并对各像素点的灰度值与混沌序列进行循环异或,实现像素点之间的扩散与混淆,增加了密钥的复杂度,增加了密钥的数量,使破解所需时间增加。算法设计简单、易于实现,仿真试验与结果分析表明,该算法具有较高的安全性和抗破译性,加密速度快。