基于携能通信的非信任双向中继网络安全传输方案.pdf

本文主要探讨了一种针对非信任双向中继网络的基于无线携能通信（SWIPT）和人工噪声辅助的物理层安全传输方案。该方案旨在解决此类网络中的能量限制和信息安全问题。 无线携能通信（SWIPT）是一种允许设备在接收信息的同时收集能量的技术。在非信任双向中继网络中，这种技术被用来克服节点的能量不足问题。非信任中继采用功率分割（PS）策略，即接收信号的一部分用于信息解码，另一部分则用于能源采集。通过这种方式，中继不仅能够帮助合法用户进行通信，还能自我维持运行。 为了提高系统的安全性，文章提出了一种全双工干扰机的概念。这个干扰机在进行能量采集的同时发送人工噪声，干扰潜在的窃听者，以增强保密性。人工噪声是一种精心设计的信号，可以有效地干扰非法用户的解码过程，从而提高通信的保密性能。 文章中，研究者以最大化系统保密性能为目标，优化了中继的功率分割因子。他们推导出了保密和速率的解析表达式，并在高信噪比环境下得到了最佳PS因子的闭式解。这些解析式对于理解系统性能和优化参数选择至关重要。 此外，考虑到实际应用中可能存在的信道状态信息不准确问题，文章分析了信道估计误差对系统保密性能的影响。这部分分析对于理解在非理想信道条件下系统的稳健性非常关键。 通过仿真结果，研究证实了理论推导的正确性，并且表明，采用PS策略的干扰机协同传输方案相比于使用时间切换（TS）策略或目的节点协同干扰的方案，具有更优越的保密性能。这表明，所提出的方案在实际应用中可能更有效，特别是在需要高保密性和能量效率的场景下。 总结来说，这篇文章为非信任双向中继网络的安全传输提供了一个创新解决方案，结合了无线携能通信和物理层安全策略，同时考虑了现实世界中的信道不确定性。这个方案不仅解决了网络的能量问题，还提高了通信的安全水平，为未来网络设计提供了有价值的参考。