无线传感器网络中基于多用户协作的物理层安全研究(2)
但是因为无线通信本身的物理特性，如何保证通信的安全性成为了当下科学工作者的重要挑战。无线通信系统的传输介质开放，具有广播特性，使其更容易遭受到安全威胁；无线通信网络的拓扑结构具有多样性和变化性，给安全机制的优化和实施带来挑战；无线传输的不稳定性也同样需要考虑。
这其中我们主要考虑如何有效地人为控制无线传输过程中所产生的噪声信号和信道衰落。
1．2 国内外研究现状
1．3 论文的主要工作及安排
本文首先对比研究了当前使用范围最广的两种基本的中继协作技术：协同中继和协同干扰，利用Matlab仿真模型对其性能进行了比较；在此基础上，结合混合协同算法，研究其对基本中继协作技术的改进幅度，进而改进混合协同策略。以求在节约成本的同时，最大限度发挥出混合协同算法的优势。
主要工作：
a 研究了中继协作技术的现状，及主流技术的相关算法；
b 研究了在改变传输功率和传输距离的情况下，不同的信道状况、噪声功率对协同中继和协同干扰保密传输速率的影响幅度；得到了两种协作方式的优势与缺陷；
c 提出了针对混合协同策略的看法和建议数值，分析如何使得混合协同中继算法的效果得以发挥，尽可能提高混合协同技术对系统保密传输速率的改进幅度，减少成本的浪费；
d 利用MATLAB对模型进行了仿真，对分析结果进行了详细的仿真和验证。
论文的组织如下：
1.1 论文的组织结构
2 基本协同策略
在中继系统中，根据中继节点的特性可将其分为两大类：
第一类，中继节点同时扮演帮助者与窃听者两种角色，不可信任；
第二类，中继节点帮助发送保密信息，可信任。
本文主要考虑中继节点可信任的情况，即中继节点帮助源节点与目的节点提高保密传输速率。根据中继节点发送信号的特点，实现物理层安全的协同策略可主要分为两大类，即协同中继（Cooperative Relaying, CR）与协同干扰（Cooperative Jamming,CJ）。
2．1 直接传输（DT）
对于直接传输（Directed Transmission, DT），一个发送时隙内，源使用所有可用的发射功率直接将其编码的符号发送给目的地。
对于DT，一个发送时隙内，源使用所有可用的发射功率直接将其编码的符号发送给目的地。不失一般性地，在本文的其余部分，我们着重于：一个特定的符号x在一个传输时隙内占据一个特定的时间单元（在n个时间单元之外）。符号x具有功率单位，即 。也为标记方便省略时间指数。
在一个单位时间发送符号x，目的地接收到的信号由下式给出：(公式编号靠右)
（2.1）
其中 表示在目的地的高斯白噪声，P表示用于发送一个码元的总发射功率。
在窃听者所接收的信号，堆积在矢量 ，等于
（2.2）
其中 是一个复杂高斯分布，代表在J个窃听节点获取到的高斯白噪声矢量。
2．2 协同中继（CR）
在协同中继中，中继节点可采用 DF 和 AF 两种转发模式。在AF中,参与协作的中继节点在第1步从其合作伙伴接收到带有噪声的信息信号,并在第2步时转发经过放大的信号。DF协议在第1步时与AF协议相同，但在第2步时在用户接收并检测伙伴所发出的信息后,重传判决后的信息。由于这种方式在转发信息时进行了判决,从而避免了噪声的放大。