【摘 要】
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本文首先研究了隐蔽监控问题,其中全双工合法监控者在人工噪声的协助下窃听可疑链路。与现有的工作不同的是,本文假设可疑接收者具有检测的智能能力。一旦可疑接收者检测到合法监控者的人工噪声,可疑用户将停止传输信息,这将导致监控性能降低。因此,为了提高监控性能,需要保证人工噪声隐蔽地发射。在这种系统模型下,本文提出了一个优化问题:在满足隐蔽约束的前提下最大化合法监控者的窃听非中断概率。然后,基于可疑接收者的
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本文首先研究了隐蔽监控问题,其中全双工合法监控者在人工噪声的协助下窃听可疑链路。与现有的工作不同的是,本文假设可疑接收者具有检测的智能能力。一旦可疑接收者检测到合法监控者的人工噪声,可疑用户将停止传输信息,这将导致监控性能降低。因此,为了提高监控性能,需要保证人工噪声隐蔽地发射。在这种系统模型下,本文提出了一个优化问题:在满足隐蔽约束的前提下最大化合法监控者的窃听非中断概率。然后,基于可疑接收者的检测能力,提出了一种利用迭代搜索的优化方案解决了优化问题。此外,我们研究了可疑链路和干扰链路的信道不确定性对隐蔽监控性能的影响。仿真结果表明,可疑链路的信道不确定性会提高监控性能,干扰链路的信道不确定性可能会降低监控性能。另外,本文还研究了安全传输问题,考虑了主动和被动窃听者共存的场景。主动窃听者不仅窃听合法用户信息,而且还主动干扰合法信号,被动窃听者只会窃听信息。并且,本文提出一种迫零波束成形设计策略。该策略考虑了干扰机与合法接收者及主动窃听者之间的瞬时信道状态信息,将总功率最优地分配给合法发射者、主动窃听者及被动窃听者,从而最大化系统保密速率。结果表明,本文提出的策略比传统的安全传输策略能实现更好的安全性能。主要贡献有:1.本文考虑了一种新的隐蔽监控系统,其中一个全双工合法监控者在窃听可疑链路的同时,主动发射人工噪声干扰可疑用户。尤其本系统中的可疑接收者具有检测能力。具体来说,如果可疑接收者检测到人工噪声,它将通知可疑发送者停止通信,从而导致监控系统性能下降。因此,合法监控者的人工噪声应该隐蔽地发射。在此系统模型下,本文研究了具有隐蔽传输约束条件下的监控系统性能。2.考虑到信道估计存在误差,所以信道状态信息具有不确定性。本文分析了信道不确定性对隐蔽监控性能的影响,并且同时考虑了可疑链路和干扰链路的信道不确定性对检测能力的影响。有趣的是,本文发现可疑接收者的检测能力随着可疑链路的信道不确定性升高而降低。然而干扰链路的信道不确定性和可疑接收者的检测能力存在非单调关系。在极端情况下,即可疑接收者拥有完美可疑链路信道信息时,合法监控者不能再发射人工噪声,一旦发射就会被检测出来。但是,当可疑接收者拥有完美干扰链路的信道信息时,合法监控者仍然可以发射人工噪声而不被发现。3.本文研究了信道不确定性对监控者的监控性能影响。数值结果表明,可疑链路的信道不确定性增强了隐蔽监控性能。相比之下,当合法监控者发射的人工噪声对可疑接收者的影响高于自干扰的影响时,干扰链路的信道不确定性才会影响隐蔽监控性能。反之,当合法监控者发射的人工噪声造成自干扰的影响高于对可疑用户的影响时,干扰链路的信道不确定性不会影响隐蔽窃听性能。4.考虑到无线网络中主动和被动窃听者共存的情况,本文提出了一种迫零波束成形设计方案。在该方案中,多天线干扰机对主动和被动窃听者采用不同的处理方案。由于利用了主动窃听者信道的瞬时信道状态信息和被动窃听者信道的部分信道状态信息,将总功率最优地分配给合法发射者、主动窃听者及被动窃听者,从而使保密速率最大化。结果表明本文提出的方案可以显著提高保密速率。
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