摘要
非正交多址接入(Non-OrthogonalMultipleAccess，NOMA)技术作为第五代移动通信(TheFifthGeneration，5G)的关键技术之一，允许多个用户使用同一时域、频域以及码域资源块传输信息，能大幅提升系统频谱效率，而协作中继(CooperativeRelay,CR)技术可以进一步改善系统的吞吐量和通信覆盖性能。因此，基于NOMA的协作中继技术的研究，成为了未来无线网络通信系统的重要领域之一。但无线通信的开放特性以及NOMA信号包含多用户信息的属性，也决定了其安全问题是当下不容忽视的研究挑战之一。所以，本文针对基于NOMA无线协作传输策略的安全性能展开研究，建模分析其在窃听用户模型下的多种安全性能指标，并在此基础上提出了基于人工噪声的几种主动干扰安全传输策略的理论分析方案。 针对NOMA半双工协作窃听模型，本文首先研究了一种多时隙合并接收的传输策略，该传输策略考虑了源节点和远用户之间存在直连链路，远用户能将两个时隙的信号合并后解码的情况。接着，以遍历安全速率(ErgodicSecrecyRate，ESR)、安全中断概率(SecrecyOutageProbability,SOP)为指标推导了基于该传输策略的安全性能关联闭式表达式，并以最大化系统遍历安全速率为目标求出了理论的最优功率分配因子。最后，在此基础上提出了一种源节点在协作时隙发送人工噪声的主动干扰理论分析方案。仿真结果表明，多时隙合并接收的传输策略和提出的协作时隙主动干扰的方案能够提升NOMA半双工协作系统的安全性能。 另外，针对比半双工系统更复杂也更安全的NOMA全双工协作窃听模型，本文在其安全性能指标关联建模的基础上，提出了两种主动干扰安全传输策略的理论分析方案，分别从源节点和近用户发射人工噪声来对窃听节点进行干扰，其中近用户采用全双工模式协助转发远用户的信息。并在考虑源节点和远用户之间存在直连链路和白干扰残余信号的情况下推导了遍历安全速率和安全中断概率的安全性能关联闭式表达式。仿真结果验证了源节点主动干扰和近用户主动干扰两种安全传输策略能够提升NOMA全双工协作系统的安全性能。
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