协作通信中基于动态博弈的物理层安全研究

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无线网络作为现代通信的一个重要组成部分,其应用相当广泛。而协作通信又是无线网络信息传输的热点。近年来,关于协作通信与信息安全的相互关系成为新的研究热点。由MIMO技术发展而来的协作无线传输是建立在中继节点相互合作的基础上。在放大转发的方案中,节点通过互为中继放大转发彼此的信号而获得协作分集增益。假设所有的中继节点都遵守协作的准则,一个稳定有效的无线协作系统就可以实现。然而由于协作传输需要消耗额外的能量,单个节点可能会为了最大化自己的利益,不参与合作或者部分参与合作,那么所有节点都遵守合作的准则就不能实现。因此,需要引入一种机制来通过检测不良行为的方式来促使节点相互合作。协作机制的设计是目前研究的热点,博弈论作为一种决策学的理论,对机制设计很有价值。本文引入了经济学中的贝叶斯动态博弈理论,结合物理层节点的协作分集理论,建立了基于信任与信誉的节点动态贝叶斯博弈模型,将物理层节点的协作和安全结合起来。本文在放大转发的系统下建立简单的三节点模型,采用Wyner的窃听信道模型中安全容量作为安全性的评价指标,节点的能耗作为代价建立效用函数。经过对中继节点完全合作、不完全合作以及完全不合作情况下,源节点和中继节点的效用函数仿真结果的对比分析发现,基于信誉的动态博弈机制可以有效抑制节点的自私行为,使节点选择较可靠的合作者,从而使得效用函数最优,并且,该机制满足完美贝叶斯均衡存在的条件。
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