采用固定增益放大转发中继的双跳空对地水下通信系统物理层安全
信息论
2020-09-22 v1 math.IT
摘要
我们分析了采用固定增益放大转发（AF）中继的安全双跳混合射频（RF）与水下无线光通信（UWOC）系统。UWOC 信道使用统一的混合指数-广义 Gamma 分布建模，以考虑气泡和温度梯度对传输特性的联合影响。合法与窃听 RF 信道均使用灵活的 分布建模。具体而言，我们首先推导了混合 RF 与 UWOC 系统接收信噪比（SNR）的概率密度函数（PDF）与累积分布函数（CDF）。基于 PDF 和 CDF 表达式，我们推导了保密中断概率（SOP）紧下界和非零保密容量概率（PNZ）的闭式表达式，二者均以二元 Fox -函数表示。为利用这些解析表达式，我们仅使用初等函数推导了 SOP 和 PNZ 的渐近表达式。此外，我们利用渐近表达式确定最优发射功率以最大化能量效率。进一步，我们深入研究了 UWOC 信道中气泡水平和温度梯度、传输介质的非线性特性以及 RF 信道多径簇数量对保密性能的影响。最后，所有分析均通过蒙特卡洛仿真得到验证。
引用
@article{arxiv.2009.09550,
title = {Physical-Layer Security for Two-Hop Air-to-Underwater Communication Systems With Fixed-Gain Amplify-and-Forward Relaying},
author = {Yi Lou and Ruofan Sun and Julian Cheng and Songzuo Liu and Feng Zhou and Gang Qiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.09550},
year = {2020}
}