MISO网络下的鲁棒性多目标安全传输设计

摘要

传统的物理层安全通信只研究信息的安全传输或者系统的能量消耗，而这两者相互冲突且越来越难以满足人们对无线通信系统的高要求，因此寻求有效均衡两者的方法成为无线通信系统设计的关键，主要包括以下方面：
　　首先，本文研究了单用户多输入单输出（MISO）的下行网络，提出了一种基于加权切比雪夫方法的多目标优化框架（MOO），将两个冲突的单目标问题转化为一个多目标优化问题（MOOP），联合优化发送端预编码矩阵和人工噪声协方差矩阵，均衡设计了系统接收端的安全速率和发送端的功率消耗，并通过仿真对所提出的设计方案进行了分析和验证。
　　其次，考虑到实际问题中存在多用户多窃听，本文研究了多用户MISO通信网络，引入泰勒级数展开，将非凸问题线性化，并运用S-Procedure和柯西施瓦兹不等式，处理半无限约束。在发送端对信道状态信息（CSI）不完全已知的情况下，文中提出的鲁棒性迭代算法，获得了安全速率和功率消耗的帕累托最优边界。实验结果不仅验证了算法的收敛性，而且表明在信道误差较大时，文中提出的鲁棒算法优于传统的非鲁棒性算法。
　　最后，针对绿色通信及能量的重复利用，本文研究了基于无线信息和功率协同传输（SWIPT）的通信系统，通过联合优化发送端预编码矩阵、人工噪声协方差矩阵和接收端功率分离比，提出了系统的最优资源分配策略，并通过仿真进行了验证。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的研究内容和结构安排

第二章 相关背景知识介绍

2.1凸优化理论基础知识

2.2多目标规划基础知识

2.3信息论基础知识

2.4无线携能传输技术

2.5本章小结

第三章 MISO网络下的多目标窃听信道安全传输设计

3.1系统模型与优化问题描述

3.2多目标问题最优化处理

3.3收敛性分析

3.4仿真结果及分析

3.5本章小结

第四章 MISO网络下多接收端多目标窃听信道安全传输设计

4.1系统模型与优化问题描述

4.2多目标问题最优化处理

4.3鲁棒性迭代算法及收敛性分析

4.4仿真结果及分析

4.5本章小结

第五章 SWIPT网络中的多目标安全传输设计

5.1系统模型与优化问题描述

5.2多目标问题最优化处理

5.3仿真结果及分析

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1本文工作总结

6.2未来工作展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢