【摘 要】
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终端直通(Device to Device,D2D)是用户不通过基站转发信号,终端间直接通信的技术。D2D具有减轻基站负载、增大系统容量和提高系统频谱利用率等特点,因此近些年D2D通信技术被各领域学者广泛研究。但在5G中,D2D通信也面临着被窃听的安全问题。本文主要以增强D2D通信的保密性能为目的,利用时间反演(Time Reversal,TR)技术空-时聚焦的物理特性分别在单蜂窝小区和跨小区场景
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终端直通(Device to Device,D2D)是用户不通过基站转发信号,终端间直接通信的技术。D2D具有减轻基站负载、增大系统容量和提高系统频谱利用率等特点,因此近些年D2D通信技术被各领域学者广泛研究。但在5G中,D2D通信也面临着被窃听的安全问题。本文主要以增强D2D通信的保密性能为目的,利用时间反演(Time Reversal,TR)技术空-时聚焦的物理特性分别在单蜂窝小区和跨小区场景下对D2D进行保密性能的研究:第一,在单小区环境中,针对D2D用户通信容易被窃听的安全问题,本文提出了一种基于时间反演技术提升可达保密速率的传输方案。首先在D2D多输入单输出窃听信道模型中使用TR技术,利用TR技术的空-时聚焦性提升信号传输过程中的保密性;其次,由于窃听用户可能在信息聚焦接收点范围内窃取信息,因此D2D用户采用TR技术的同时利用Stackelberg博弈拍卖算法寻找满足条件的合作者,该合作者向窃听用户发射干扰信号,降低窃听用户窃取信息的能力,从而提升D2D的保密性能。仿真结果表明,本文所提安全传输方案有效地提高了系统的可达保密速率。第二,在跨小区环境下,针对D2D用户间通信被窃听的问题,本文提出了人工噪声辅助时间反演的反窃听安全传输方案。该方案包括:首先,在跨小区信道模型下对小区间干扰进行消除;其次,通过基站发送人工噪声辅助TR技术对窃听用户窃取信息能力进行恶化;最后,为了满足蜂窝用户服务质量的需求和系统遍历保密速率最大化,采用凸优化的功率控制分配方案最大化D2D用户发射功率。经过仿真实验分析,证明本文所提方案有效地提升了系统的保密性能。
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