عنوان پایان‌نامه
مخابرات همیار به کمک رله های غیر قابل اعتماد
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-سیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده برق و کامپیوتر شماره ثبت: E1852;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 48323
- تاریخ دفاع
- ۰۸ اسفند ۱۳۸۹
- دانشجو
- حمید خداکرمی
- چکیده
- مخابرات بی‌سیم از دیرباز با چالش امنیت مواجه بوده است. ویژگی ذاتی همه پخشی این نوع ارتباط باعث می‌شود تا دستیابی به کانال (شنود) به صورت کنترل شده نباشد. همچنین در این نوع مخابره به علت انفعال استراق سمع کننده، آگاهی از شنود اطلاعات ممکن نمی‌باشد. در این پایان نامه به بررسی امکان و چگونگی استفاده از روش‌های تطبیق لینک و نیز انتخاب رله در مخابرات همیار، جهت ایجاد امنیت نسبی در حضور استراق سمع کننده بالقوه می‌پردازیم. تطبیق لینک، شامل تطبیق نرخ و توان، با استفاده از چندین مود ارسال که متشکل از مدولاسیون و کدینگ‌های خاص و نرخ‌های متفاوت می‌باشند انجام می‌گیرد. ساده‌ترین مدل مخابرات امن دارای یک فرستنده، یک گیرنده و یک استراق سمع کننده است (کانال وایرتپ). در این مدل، با استفاده از مودهای ارسال معرفی شده تحت قیود احتمال خطای پایین برای گیرنده (کیفیت سرویس)، احتمال خطای بالا برای استراق سمع کننده (امنیت) و توان ارسالی، میانگین بازدهی طیفی بهینه می‌شود. دو سناریو در این حالت بررسی می‌شوند. ابتدا فرض می‌شود که اطلاعات کانال استراق سمع کننده در فرستنده موجود می‌باشد. در این حالت کران عملکرد تئوری اطلاعاتی به دست آمده و با عملکرد سیستم پیشنهادی مقایسه شده است. سپس فرض خواهد شد که فرستنده تنها آمارگان کانال استراق سمع کننده را در دسترس دارد. در این صورت به تامین امنیت به طور میانگین و نیز به طور احتمالی خواهیم پرداخت. در بخش دیگری از این پایان نامه، مخابرات همیار به کمک رله‌های غیر قابل اعتماد که معتقدیم نبایستی به اطلاعاتی که رله می‌کنند به طور قابل درکی دسترسی داشته باشند را مورد مطالعه قرار می‌دهیم. برای این منظور با استفاده از رهیافت تطبیق نرخ و توان و انتخاب رله قادر می‌شویم در عین حال که از همیاری رله‌ها بهره می‌بریم، احتمال خطای بالا را برای تمامی رله‌های موجود در شبکه که موجودیت خود را اعلام می‌کنند تضمین کنیم. علاوه بر حل بهینه که بازدهی طیفی را بیشینه می‌کند، راهبردهایی در زمینه تطبیق توان و انتخاب رله ارائه می‌کنیم. این راهبردها منجر به ساده‌تر شدن سیستم و عملی‌تر شدن پیاده‌سازی آن با توجه به محدودیت‌های معمول شبکه می‌گردند. این درحالی است که برخی از آنها عملکردی بسیار نزدیک به سیستم بهینه دارند. همچنین در برخی حالات با ارائه تقریب‌های معقول عملکرد سیستم را به صورت تحلیلی ارزیابی خواهیم کرد.
- Abstract
- Wireless communications inherently suffers the ease of eavesdropping because of its broadcasting nature. Furthermore, since the eavesdroppers are passive, the act of eavesdropping remains unnoticeable to the legitimate parties. In this dissertation, the feasibility of using link adaptation and relay selection techniques for secure transmission over fading wiretap channel and in cooperative communications in presence of untrusted relays is investigated. The simplest model for secure communication consists of one transmitter, one receiver and one eavesdropper (wiretap channel). In this set up, using multiple transmission modes over fading channels, the average spectral efficiency of the end-to-end communication is optimized while satisfying a low probability of error constraint for the receiver (quality of service), and a high probability of error constraint for the eavesdropper (security) as well as a transmission power constraint. Two scenarios are considered. First, we assume that the eavesdropper channel state information is available at the transmitter. For this model, information theoretic performance bounds are provided and compared to the proposed scheme. Then, it is assumed that only the statistics of the eavesdropper channel is known at the transmitter. In this case, transmission schemes are proposed to provide average and probabilistic security guarantee over a fading wiretap channel. In another part of this dissertation, cooperative communications with untrusted relays is investigated. Untrusted relay refers to a relay that is not supposed to have access to the data it forwards to the destination. To this end, using rate and power adaptation and relay selection, while we use the help of untrusted relays for reliable data transmission, we ensure each of the available relays face a high probability of error for decoding of the signal they receive. An optimal solution is proposed that gives the maximum spectral efficiency, and sets the power adaptation and relay selection strategies. This provides insights to devise simplified solutions in practical scenarios of interest. This is while some of these strategies provide performance very close to the optimal solution. In certain settings, analytical performance analysis of the system is provided through appropriate approximations.
