含不可信中继和被动窃听者的大规模 MIMO 系统中的联合中继选择与功率分配
信息论
2017-09-06 v1 密码学与安全
math.IT
摘要
本文提出了一种联合中继选择与功率分配 (JRP) 方案，以增强协作网络的物理层安全性；在该网络中，多天线源在存在不可信中继和被动窃听者 (Eves) 的情况下与单天线目的端通信。其目标是在保密数据的同时，利用不可信中继作为潜在窃听者来提高网络的安全性和可靠性。为实现这一目标，我们在实施 JRP 方案的同时考虑了由目的端执行的协作干扰。为了最大化瞬时保密率，我们推导出了最优功率分配的新闭式解，并在非共谋窃听者 (NCE) 和共谋窃听者 (CE) 两种场景下提出了一种简单的中继选择准则。对于所提出的方案，推导出了作为安全性指标的遍历保密率 (ESR) 和保密中断概率的新闭式表达式，并提出了作为可靠性指标的瑞利衰落信道上平均符号错误率 (SER) 的新闭式表达式。我们进一步明确刻画了 ESR 的高信噪比斜率和功率偏移，以突出系统参数对 ESR 的影响。此外，我们考察了所提方案的分集阶数以揭示可实现的保密性能优势。最后，给出了优化网络的安全性与可靠性分集 - 复用权衡。数值结果表明，对于 NCE 和 CE 情况，所提 JRP 方案的 ESR 性能随不可信中继数量的增加而提高。
引用
@article{arxiv.1709.01341,
title = {Joint Relay Selection and Power Allocation in Large-Scale MIMO Systems with Untrusted Relays and Passive Eavesdroppers},
author = {Ali Kuhestani and Abbas Mohammadi and Mohammadali Mohammadi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.01341},
year = {2017}
}
备注
18 pages, 10 figures, IEEE Transactions on Information Forensics and Security (In press)