基于能量收集中继的 UOWC-RF 混合网络在多发窃听者下的保密中断分析

本文研究双跳水下光通信（UOWC）-射频（RF）网络在多个窃听者经 RF 链路入侵尝试下的物理层安全性能。水下源与目的地之间的中间解码转发中继节点将光信号转换为电形式，并借助中继从系统内集成功率信标收集的能量将其重传至目的节点。源到中继链路（UOWC）遵循带指向误差损伤的混合指数广义 Gamma 湍流，而其余所有链路（RF）经历 $\kappa-\mu$ 阴影衰落。关于入侵者类型，本文考虑两种场景，即合谋（场景 I）与非合谋（场景 II）窃听者，并针对每种场景推导了安全中断概率、严格正保密容量概率和有效保密吞吐量的闭式解析表达式。此外，展示了 UOWC 与 RF 信道参数以及检测技术对保密容量的影响，并据此对两种考虑场景进行比较，揭示窃听者间的合谋对保密吞吐量构成最有害威胁，但通过在目的节点和功率信标节点采用分集以及外差检测而非强度调制直接检测技术，可获得更好的保密水平。最后，所有推导表达式均通过蒙特卡洛模拟得到验证。