双跳无线网络中协作中继下用于灵活负载均衡控制的广义安全传输协议

本文研究了在未知窃听者信道信息和位置信息的情况下，双跳中继无线网络中用于灵活负载均衡控制的安全传输协议。物理层保密框架下现有的通过中继协作的安全传输协议无法提供灵活的负载均衡控制，这可能显著限制其应用范围。本文扩展了现有工作，提出了一种考虑负载均衡控制的通用传输协议，其中中继是从位于以源节点和目的节点中点为圆心、半径为 $r$ 的圆形区域内的前 $k$ 个优选辅助中继中随机选择的（简称 2HR-($r,k$)）。该协议涵盖了现有工作作为特例，如在等路径损耗情况下具有最优中继选择（$r=\infty$, $k=1$）和随机中继选择（$r=\infty$, $k = n$，即系统节点数）的协议，以及在距离相关路径损耗情况下从特定中继选择区域（$r \in (0, \infty), k = 1$）选择中继的协议。进一步提供了理论分析，以确定网络在保证保密中断概率和传输中断概率达到期望性能的前提下所能容忍的最大窃听者数量。分析结果还表明，在指定的安全和可靠性要求前提下，通过适当设置 $r$ 和 $k$，所提出的协议可以平衡分布在中继上的负载。