本文研究了非理想信道状态信息(channel state information,CSI)下经典4点(信源、信宿、中继、窃密者)模型的物理层保密中断性能.在此模型中,考虑窃密信道为单输入多输出,也就是信源、中继均为单天线,信宿、窃密者均为多天线.信宿和窃密者均采用最大比合并分集策略处理接收到的多径信号,中继分别采用解码放大转发(decode-and-forward,DF)和随机放大转发(randomize-andforward,RF)两种方式向信宿转发信息.信源通过中继向信宿发送信息时,信源与中继、中继与信宿两跳通信过程均遭到窃密者的窃听.在非理想CSI下,本文分别推导出了DF与RF中继转发下保密中断概率的闭式表达式及渐近表达式,并通过Monte Carlo仿真验证了理论模型的正确性.
本文推导了独立不同分布Nakagami-m(m为整数)衰落信道模型下接收端采用选择合并方式时信噪比的概率密度函数(probability density function,PDF)的闭式表达式.该表达式由有限多个幂函数与指数函数乘积的求和形式组成,可作为一个非常有用的数学工具来分析在独立不同分布Nakagami-m衰落信道下采用选择合并分集技术时的无线通信系统的中断概率、误符号率和遍历容量等性能,还可以用于研究物理层保密性能,比如保密中断概率(secrecy outage probability,SOP)和平均保密容量(average secrecy capacity,ASC).在单输入多输出(single-input multiple-output,SIMO)的无线通信系统中,本文以无线信息与能量同步传输(simultaneous wireless information and power transfer,SWIPT)通信系统为例,利用所得信噪比的PDF表达式研究了该系统的保密性能,进一步得到SOP和ASC的闭式表达式,最后通过数值仿真和Monte Carlo仿真对推导得到的SOP和ASC闭式表达式的准确性和有效性进行了验证.
