多用户信道的安全性能分析

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由于无线通信具有广播特性,信息很容易被窃听者窃取。安全通信是无线通信中非常重要的问题。本文与传统的研究安全通信的角度不同,而是从信息理论的角度来分析一个通信系统的安全问题。   首先,本文介绍了信息理论安全研究的现状,综述了一些最近的研究结果。并介绍了本文研究所用到的信息论基础知识。   接下来,本文介绍了带有广义反馈和秘密消息的多址接入信道系统,研究了该系统有三个源用户时的信息理论安全问题。在该系统的基础之上,本文提出了带有广义反馈和秘密消息的多址中继接入信道(MARC-GF-CM)系统。在本文提出的系统中,两个相互信任的源用户S1, S2发送两个相互独立的秘密消息到目的用户D,一个可以信任的中继用户R可以协助源用户发送秘密消息,另外系统中存在一个窃听用户Eve。本文提出的MARC-GF-CM系统模型包含了一些已有的多用户通信系统,因此更具有一般性。在此系统中,中继用户不仅可以协助两个源用户发送信息到目的用户,而且可以协助两个源用户之间的协作通信。通过引入这样一个中继用户,并通过用户间协作,从而提高系统通信的安全性能。本文给出了离散无记忆信道中MARC-GF-CM系统在绝对安全条件下的一个可达速率区域,并构建了能使这个速率可达的编码译码方案。   最后,本文在高斯信道下分析了MARC-GF-CM系统的安全性能,并与相同信道条件下没有中继时的系统进行了比较,发现引入中继用户可以提高系统的安全性能。
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