存在多窃听者时基于上行协作干扰的底层认知无线电网络的物理层安全分析

本文研究了在 Nakagami-m 衰落信道下双跳底层上行认知无线电网络的物理层安全。具体而言，多个次级源轮流接入主用户的授权频谱，并借助配备多天线的中继 R 与配备多天线的多天线次级基站 D 进行通信，同时存在 M 个同样配备多天线的窃听者。在其余节点中，随机选取一个干扰机发送人工噪声以扰乱所有试图截获合法链路（即 S-R 与 R-D）通信的窃听者。各节点处接收信号采用最大比合并进行合并。通过推导保密中断概率的闭式与渐近表达式给出保密性能分析。研究了若干关键参数（如源节点发射功率、窃听者数量、最大可容忍干扰功率以及分集支路数）对系统保密性的影响。重要的是，通过考虑两种场景，即（i）无友好干扰机与（ii）存在友好干扰机，获得了针对所考虑通信系统的新见解。特别地，我们试图回答以下问题：若在窃听者处采用单天线、在合法用户（即中继与终端用户）处采用多天线，而非持续发送人工噪声并假定中继与目的地均为单天线而窃听者使用多天线，是否能在无干扰情况下实现更好的保密性？所得结果通过蒙特卡洛仿真得到验证，表明通过调整上述参数可增强系统的安全性。