多层建筑室内无线网络的协作安全研究

多层建筑室内无线网络安全问题的特殊性,主要由其具有随机性、动态性和复杂性的空间拓扑结构所引起的。针对多层室内无线网络节点分布随机、空间结构复杂、损耗类型多样等特点,该文结合物理层安全与随机几何理论,对多层室内无线网络中的多节点协作安全传输展开研究。首先,基于多层泊松点过程对K层室内无线网络进行建模;在此基础上,将协作传输引入多层室内无线网络,并提出该网络的安全概率分析框架;随后,结合理论推导及仿真,分析了楼层总数、安全速率门限、用户所处楼层和各层发射功率配置等因素对多层室内无线网络安全性能的影响。最后,通过仿真验证了协作传输能够有效提高室内无线网络的安全性能。     

认知无线网络中的协作通信技术

21世纪,随着信息技术的迅速发展,无线网络通讯信息技术也在不断更新和进步.然而频谱资源是有限的,快速发展的同时也带来了资源紧缺无法满足需求的状况.应运而生的无线认知网络技术,成为缓解频谱资源供不应求局面的新突破口.认知无线网络中的协作通信技术,能够增强对环境的掌控能力,提高智能化的程度.     

认知无线电物理层安全研究

通过分析认知无线(CR)物理层面临的安全问题,提出了动态跳频扩谱通信机制,并将跳频通信引入认知无线电体系,提高了认知无线电系统的安全性。     

分层认知无线电网络中基于稳定匹配的资源分配算法

频谱资源的合理分配是认知无线电技术追求的目标之一,随着认知无线电网络中的次用户(SUs)数量不断增加,频谱资源的精确、实时分配与管控越来越难以实现。针对此问题,该文提出一种分层的认知无线电网络(CRN)架构,多个管理实体专注于为各层用户提供频谱服务;并在该架构下,提出一种基于稳定匹配的资源分配算法,用户通过自主协商形成分配结果,不仅保证了主用户(PUs)对次用户的功率限制,还充分考虑了各自的效用。仿真结果表明,所提算法的性能接近于最优方案,并降低了计算复杂度和系统时延。     

基于演化博弈机制的物理层安全协作方法

在无线网络中,当利用经典博弈机制研究物理层安全时,能量受限的发送端为了最大化自身安全速率,趋向于选择非协作策略,造成网络的安全速率降低。针对这一问题,该文提出一种基于演化博弈机制的物理层安全协作方法。首先,根据演化博弈机制定义策略(发送人工噪声或信号)和收益(不同策略组合下的安全速率);然后,发送端根据当前网络状态以及协作收益与平均期望收益的差值,不断进行策略调整以最大化收益;最后,通过求解获得使发送端达到协作稳定策略的条件,使网络从不稳定状态向协作稳定状态演化,从而提高了系统的安全速率。仿真和分析结果表明,在高斯信道条件下,相比经典博弈方法,该方法的发送端策略稳定在协作状态,网络安全速率可提高1 bit/(s Hz)。     

基于MP-WFRFT的物理层保密增强安全方案

针对战场无线网络全域开放性、广播特性以及实时移动性等特征带来的通信系统安全隐患,为保障战场网络内消息的安全有效传输,本文通过对物理层信号的安全分析研究,结合变换域通信手段与经典加密方法,在信道共享密钥的基础上提出了一种基于MP-WFRFT的保密增强安全方案。通过建立物理层安全加密模型,给出了信道探测与共享密钥生成方法,在扰乱星座方案加持下利用MP-WFRFT多加密参数的混合载波调制对传输信号星座进行扰乱处理。仿真分析表明,本方案能够提升战场无线网络内信号的星座熵,并且在系统误码率性能上相较以往方案存在大幅度提升,为战场无线网络整体性能提升提供了一种新型方案。      

认知无线网络中基于Stackelberg博弈的功率控制新算法

针对认知无线网络中存在的干扰问题和功率消耗过大问题,提出了一种新的基于斯坦克尔伯格(Stackelberg)博弈的功率控制算法。建立了主次用户双层网络模型,将主用户设置为领导者,次用户设置为追随者,并对次用户产生的总干扰进行定量分析。在次用户多次博弈的过程中,动态地调整主用户单位干扰价格,在保证主用户自身正常通信前提下,尽量使得收益最大化,提高主用户的参与积极性。仿真实验表明,该算法在保证主次用户的服务质量（QoS）前提下,有效地减小了次用户的发射功率,而且能获得更高的系统容量。     

基于STBC的无线认知NOMA系统物理层安全性能研究

基于非正交多址接入（NOMA,Non-Orthogonal Multiple Access）的认知无线电（CR,Cognitive Radio）网络物理层传输面临主用户干扰和第三方窃听双重干扰威胁.本文提出利用空时编码（STBC,Space Time Block Coding）技术提高认知用户物理层安全性能,推导了任意认知用户的安全中断概率闭合表达式.通过蒙特卡洛仿真进行验证,结果表明,所提STBC-CR-NOMA相比未采用STBC编码方案的CR-NOMA可以明显提高用户的安全中断概率,且随着认知发射功率的增大,近端用户安全中断性能提高越大,而远端用户安全中断性能提升受认知基站发射功率的影响较小.仿真结果还表明,通过调整功率分配系数对远端用户和近端用户的安全中断性能影响不同.     

无线网络中的物理层网络编码技术

文章介绍了无线网络中的物理层网络编码技术。首先介绍了一种在物理层实现的结合网络编码和纠错编码的方法。然后介绍了一种模拟网络编码方法,该方法可以充分利用无线介质的广播特性,挖掘无线广播信道和无线多址接入信道的容量,从而提高数据吞吐量。最后介绍了物理层网络编码的研究热点。     

基于哈希方法的物理层认证机制

现有物理层挑战-响应认证机制使用无线信道信息掩藏密钥生成认证响应,一旦攻击方获得合法信道信息,则可直接破解密钥。针对上述问题,该文借鉴曲线匹配原理,提出一种基于哈希方法的物理层认证机制。首先,认证双方提取无线信道特征,并和认证密钥组合得到初始认证向量,该向量被等效为一条曲线;随后,采用具有容错性的单向哈希函数将该曲线映射为低维的哈希矢量,用作认证响应;最后,认证方根据需求设置认证门限,并根据响应的匹配结果进行判决。性能分析表明,所采用的哈希方法实质为欠定方程组,攻击方无法根据低维哈希矢量还原曲线信息,从而无法破解密钥;仿真结果表明,在攻击方窃取了合法信道信息的条件下,在4 dB时,现有挑战-响应机制攻击率约为0.5,该文所提机制可实现攻击率小于10-5 。     

认知无线电网络中物理层频谱检测算法的研究

频谱检测是认知无线电网络(CRN)的关键技术之一,本文对认知无线电网络中物理层频谱检测的算法进行了研究.首先阐述了经典检测算法的应用场景、检测性能和设备实现复杂度,针对经典算法中的问题和不足,提出一系列改进型算法以及利用信号与噪声相关性差异的新型检测算法,并对各种检测算法进行了分类比较,在此基础上提出了结合不同检测算法优势的CRN检测策略,最后指出可能的研究方向.     

基于簇的分布式认知无线电网络安全体系结构

针对认知无线电网络中出现的模仿主用户攻击和自私行为攻击问题,提出一种基于簇的分布式认知无线电网络安全体系结构.这种安全体系结构通过采用数据加密和认证等安全技术解决无线网络中原有的安全问题,通过在主用户基站与认知用户间使用Hash匹配技术可解决模仿主用户攻击问题,通过簇头向目的节点发送转发节点的可用频谱信息可解决自私行为攻击问题.由分析可知该安全体系结构是安全、高效和可行的.     

认知无线电网络的一种协作频谱感知方案

认知无线电技术能够让非授权用户利用已经分配给授权用户的频段.为了不对首要用户的工作造成干扰,认知用户需要对频谱进行不间断的监测来判断首要用户是否存在.因此,频谱的感知是认知无线电技术的关键.协作频谱感知能够充分的利用网络资源,提高网络中的认知用户的检测概率.文中笔者简单地介绍了一种协作频谱感知的方案.仿真结果表明,通过该方法能够提高网络中认知用户的检测概率,提高网络的检测灵敏度.     

非饱和认知无线电网络MAC协议设计

针对具有连续性接入需求的业务,论文融合时分多址接入技术和竞争窗口差分服务机制,提出了具有连续性保障的无线接入协议:CP-MAC(MAC with Continuity Provisioning)协议.通过对业务等级划分,保障了连续用户的接入概率.并基于Markov模型,给出了非饱和认知无线电网络的系统容量,接入时延和被阻塞概率的数学解析式.最后,通过与现存的MAC接入协议比较,CP-MAC协议在不降低系统容量的同时,提高了连续用户的接入概率,并降低了其接入时延.     

基于支持向量机的认知无线电频谱预测方法

频谱预测是认知无线电系统中的关键技术之一,利用该技术可以显著减少认知用户的能量损耗,同时提高系统的频谱利用率.针对现有基于BP神经网络的频谱预测方法预测精度低及失效率高等问题,将建立在统计学习理论和结构风险最小原则上的支持向量机引入认知无线电频谱预测中,利用其对小样本及非线性数据优越的预测性能对信道进行预测.实验结果表明,该方法通过避免无效检测,提高了频谱感知系统的性能,并且比基于BP神经网络算法的模型的预测精度更高,具有良好的实用性与灵活性.     

认知无线电网络中频谱分配算法

 随着新型无线业务的不断发展,频谱供需矛盾日益明显.认知无线电网络被认为是实现动态频谱共享、缓解频谱供需矛盾的重要途径,近年来相关研究受到了广泛关注.本文对认知无线电网络中的频谱分配研究进展进行了分析.论文首先介绍了认知无线电网络的技术背景,分析了认知无线电网络中频谱分配的关键问题和算法设计目标.在此基础上总结了主流频谱分配模型的设计思想与技术特点,并详细描述了各模型经典分配算法的实现机制.最后,对频谱分配研究趋势进行了展望.     

认知网络下TCP协议性能分析

首先在无线环境下的基础上搭建认知平台,当主用户想要占次用户信道时,通过基站的频谱监测,频谱分配,分配次用户到其他空闲信道继续通信.其次,在此平台下分析TCP Reno,TCP Newreno,TCP Sackl和TCP vegas协议的性能,包括拥塞窗口、吞吐量.最后定量分析主用户活跃程度、切换后信道带宽和信道误比特率...     

Cooperative Privacy Provisioning for Energy Harvesting Based Cognitive Multi-Relay Networks

In order to provide privacy provisioning for the secondary information,we propose an energy harvesting based secure transmission scheme for the cognitive multi-relay networks.In the proposed scheme,two secondary relays harvest energy to power the secondary transmitter and assist the secondary secure transmission without interfere the secondary transmission.Specifically,the proposed secure transmission policy is implemented into two phases.In the first phase,the secondary transmitter transmits the secrecy information and jamming signal through the power split method.After harvesting energy from a fraction of received radio-frequency signals,one secondary relay adopts the amplify-and-forward relay protocol to assist the secondary secure transmission and the other secondary relay just forwards the new designed jamming signal to protect the secondary privacy information and degrade the jamming interference at the secondary receiver.For the proposed scheme,we first analyze the average secrecy rate,the secondary secrecy outage probability,and the ergodic secrecy rate,and derive their closed-form expressions.Following the above results,we optimally allocate the transmission power such that the secrecy rate is maximized under the secrecy outage probability constraint.For the optimization problem,an AI based simulated annealing algorithm is proposed to allocate the transmit power.Numerical results are presented to validate the performance analytical results and show the performance superiority of the proposed scheme in terms of the average secrecy rate.