Nakagami-[m]信道的TSR非可信中继网络安全性能分析

doi:10.3778/j.issn.1002-8331.1903-0090

计算机工程与应用 ›› 2020, Vol. 56 ›› Issue (12): 98-104.DOI: 10.3778/j.issn.1002-8331.1903-0090

Nakagami-[m]信道的TSR非可信中继网络安全性能分析

石会，蔡跃明，杨炜伟，向中武，陈德川

1.中国人民解放军陆军工程大学通信工程学院，南京 210000
2.武汉中原电子集团有限公司，武汉 430205
3.武汉中元通信股份有限公司，武汉 430205

出版日期:2020-06-15 发布日期:2020-06-09

Secure Performance Analysis on Untrusted Relay Network with TSR over Nakagami-[m] Channel

SHI Hui, CAI Yueming, YANG Weiwei, XIANG Zhongwu, CHEN Dechuan

1.Communications Engineering College, Army Engineering University of PLA, Nanjing 210000, China
2.Wuhan Zhongyuan Electronics Group Co., Ltd., Wuhan 430205, China
3.Wuhan Zhongyuan Communication Co., Ltd., Wuhan 430205, China

Online:2020-06-15 Published:2020-06-09

摘要/Abstract

摘要：

针对中继可能窃听转发的私密信号，研究了Nakagami-[m]信道中时间切换中继协议的非可信中继网络安全传输性能，该网络中源节点与目的节点均配置了多根天线，而能量受限的非可信中继仅有一根天线。为分析网络的安全传输，考虑了两种安全传输方案，即发送天线选择/最大比合并方案和最大比传输/最大比合并方案。为研究非可信中继网络的安全性和可靠性，依次推导出两种方案安全中断概率、连接中断概率、安全吞吐量的闭式表达式，并分析了高信噪比下安全吞吐量的渐进性能。利用蒙特卡洛仿真验证了理论分析的正确性，仿真结果揭示了信噪比、发送功率分配因子、时间切换系数、天线数对安全吞吐量的影响。

关键词: 性能分析, Nakagami-[m]信道, 时间切换中继（TSR）, 非可信中继

Abstract:

Considering that the relay may eavesdrop the forwarded confidential information, the secure performance analysis on an untrusted relay network is investigated based on Time Switching Relaying（TSR） protocol over Nakagami-[m] channel. The network consists of a source and a destination, both equipped with multi-antenna, and an energy-constraint relay equipped with a single antenna. To examine the secure transmission of the networks, two transmission schemes are specially considered, i.e., Transmit Antenna Selection/maximal Ratio Combining（TAS/MRC） scheme, and Maximal Ratio Transmission/maximal Ratio Combining（MRT/MRC） scheme. To investigate the security and reliability performance of the untrusted relay networks, the closed-form expressions of the Secrecy Outage Probability（SOP）, the Connection Outage Probability（COP） and the Effective Secrecy Throughput（EST） for each scheme are successively derived. In addition, the asymptotic performance of EST is further analyzed in the high Signal-to-Noise Ratio（SNR） regime. The theoretical analysis is validated with the Monte Carlo simulation, and the simulations reveal the effect of the SNR, the transmit power allocation factor, the time switching coefficient, the antenna numbers on the performance of EST.

Key words: performance analysis, Nakagami-[m] channel, Time Switching Relaying（TSR）, untrusted relay

石会，蔡跃明，杨炜伟，向中武，陈德川. Nakagami-[m]信道的TSR非可信中继网络安全性能分析[J]. 计算机工程与应用, 2020, 56(12): 98-104.

SHI Hui, CAI Yueming, YANG Weiwei, XIANG Zhongwu, CHEN Dechuan. Secure Performance Analysis on Untrusted Relay Network with TSR over Nakagami-[m] Channel[J]. Computer Engineering and Applications, 2020, 56(12): 98-104.

[1]	徐国愚，徐刚，姜涛，胡海涛. 天地一体化网络认证机制性能定量分析方法[J]. 计算机工程与应用, 2020, 56(21): 108-114.
[2]	蒋洁琦，杨庚，李鹏. 云环境下面向隐私保护的用户行为分析[J]. 计算机工程与应用, 2018, 54(14): 127-132.
[3]	崔佳琦，杨剑锋，徐俊，郭成城. CSMA/CA在CSMA/TDMA混合网络中的性能分析[J]. 计算机工程与应用, 2017, 53(20): 83-88.
[4]	符发1，周星1，谭毓银1，Thomas Dreibholz2，Hakim Adhari3，Erwin P. Rathgeb3. 多场景的MPTCP协议性能分析研究[J]. 计算机工程与应用, 2016, 52(5): 89-93.
[5]	李阳1，金丽莎2，侯宇戡2，张杰2. 基于性能分析的装配站生产状态快速配置方法[J]. 计算机工程与应用, 2016, 52(24): 229-235.
[6]	郭雁一夫1，刘宏立1，徐琨1，马子骥1，刘述钢2. 基于WSN的井下巷道RSSI性能分析[J]. 计算机工程与应用, 2016, 52(17): 128-132.
[7]	符发1，周星1，杨雄1，Hakim Adhari2，Erwin P.Rathgeb2. MPTCP与CMT-SCTP多路径传输协议性能分析[J]. 计算机工程与应用, 2013, 49(21): 79-82.
[8]	王华秋1，罗江1，Michael GERNDT2，Ventsislav PETKOV2. 特征选择的和声模糊聚类研究与应用[J]. 计算机工程与应用, 2013, 49(19): 112-118.
[9]	金莹1，吴其林2，张以文3. WLAN中MAC协议性能分析研究[J]. 计算机工程与应用, 2012, 48(17): 105-113.
[10]	王改宁，吴振强，马亚蕾，邵志毅. 一种在低带宽下的安全网络编码模型[J]. 计算机工程与应用, 2012, 48(11): 93-96.
[11]	尹志忠^1，2，张龙¹，周贤伟¹. LEO/HEO/GEO三层卫星网络层间ISL性能分析[J]. 计算机工程与应用, 2010, 46(12): 9-13.
[12]	吴正志,章靠,丁佐华. 基于微分方程的程序性能分析[J]. 计算机工程与应用, 2009, 45(13): 78-80.
[13]	刘毅,毛军鹏,沈昌祥,崔艳莉. P2P网络资源服务性能分析[J]. 计算机工程与应用, 2008, 44(36): 7-10.
[14]	伍华凤,戴新发,欧中红,徐火生. 层次化移动IP网络层切换时延分析[J]. 计算机工程与应用, 2008, 44(20): 128-130.
[15]	聂世群,刘伟. IEEE802.11e EDCA饱和吞吐量的性能分析[J]. 计算机工程与应用, 2008, 44(19): 124-126.

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Secure Performance Analysis on Untrusted Relay Network with TSR over Nakagami-[m] Channel

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