عنوان پایان‌نامه
تخصیص منابع برای شبکه‌های بی‌سیم چند‌کاربره دارای امنیت لایه‌ی فیزیکی
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-مخابرات-سیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2262;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 58453
- تاریخ دفاع
- ۱۲ مرداد ۱۳۹۲
- دانشجو
- حامد پزشکی
- استاد راهنما
- امیر مسعود ربیعی
- چکیده
- در سیستم‌های مخابراتی عملی، اطلاعات حالت کانال باید در گیرنده تخمین زده شود و بنابراین، هیچ‌گاه به طور کامل معلوم نیست. یک روش رایج برای تخمین کانال در گیرنده، روش ارسال بر اساس آموزش است؛ که در آن سیمبل‌های آموزش معلوم به صورت تناوبی داخل بلوک‌های ارسال داده قرار داده می‌شوند. مسأله‌ی اخلال‌گری در مخابرات بی‌سیم نیز در بسیاری از سناریوهای عملی وجود دارد و در شبکه‌های تجاری می‌تواند باعث کیفیت خدمت نامطلوب شود. این پایان‌نامه به طور عمده به مطالعه‌ی آثار زیانبار اخلال‌گری هوشمند در کانال‌های با دسترسی چندگانه و بر اساس آموزش می‌پردازد. در قسمت اول پایان‌نامه، ما مسأله‌ی تخصیص منابع را در کانال با دسترسی چندگانه و بر اساس آموزش و در غیاب اخلال‌گر مورد بررسی قرار می‌دهیم. ما مصالحه‌ی بین تخمین زدن بهتر کانال‌های کاربرها و بیشینه کردن مجموع نرخ قابل دسترسی را با بهینه کردن مجموع نرخ قابل دسترسی به صورت توأم روی پارامترهای آموزش و انتقال داده‌ی همه‌ی کاربرها حل می‌کنیم. برای رسیدن به این هدف، یک باند بالا و یک باند پایین برای بیشینه‌ی مجموع نرخ ارگادیکِ قابل دسترسی بدست می‌آوریم و سپس تخصیص انرژی بهینه بین دو فاز را که باندهای محاسبه شده برای مجموع نرخ ارگادیک را بیشینه می‌کند، به صورت تحلیلی بدست می‌آوریم. علاوه بر این، طول بهینه‌ی آموزش را برای همه‌ی کاربرها پیدا می‌کنیم. در قسمت دوم پایان‌نامه، مسأله‌ی حمله‌ی اخلال‌گری را در کانال با دسترسی چندگانه‌ی بر اساس آموزش مورد بررسی قرار می‌دهیم. ابتدا، یک باند بالا و یک باند پایین برای بیشینه‌ی مجموع نرخ ارگادیک قابل دسترسی که به صورت آشکار اثر اخلال‌گری را در طول دوره‌ی آموزش و انتقال داده نشان می‌دهد محاسبه می‌کنیم. سپس، از دیدگاه طراحی اخلال‌گر، راه‌حل اختصاص بهینه‌ی انرژی اخلال‌گر بین دو فاز را که باندهای محاسبه شده برای مجموع نرخ ارگادیک را کمینه می‌کند به صورت تحلیلی پیدا می‌کنیم. نتایج عددی ما، مجموع نرخ ارگادیک کاربران مجاز را در حالت تخصیص بهینه‌ی انرژی اخلال‌گر با اخلال‌گری با توان ثابت (حالت غیر بهینه) مقایسه می‌کند. کاهش نرخ قابل ملاحظه‌ای از حالت غیر بهینه به حالت بهینه (از%35 تا %90) مشاهده می‌شود، که به وضوح اثر بالقوه‌ی حمله‌ی اخلال‌گری هوشمند را در سیستم‌های با دسترسی چندگانه‌ی بر اساس آموزش نشان می‌دهد.
- Abstract
- In practical communication systems, the channel state information (CSI) needs to be estimated at the receiver and hence, is never perfectly known. One prevalent approach to enable channel estimation at the receiver is the training-based transmission scheme; in which known pilot symbols are periodically inserted into data transmission blocks. The problem of jamming in wireless communications also exists in many practical scenarios and can culminate in dissatisfactory Quality of Service (QoS) in commercial networks. This thesis is primarily devoted to the study of the detrimental impacts of smart jamming in training-based multiuser multiple access channels (MACs). In the first part of the thesis, we consider the problem of resource allocation in jamming-free training-based multiple access channels. We solve the trade-off between estimating the channels of the users better and increasing the achievable sum-rate; by optimizing the achievable sum-rate jointly over the training and data transmission parameters of all the users. To this end, we derive upper and lower bounds on the maximum achievable ergodic sum-rate and then we analytically find the optimal power allocation between the two phases that maximizes the derived bounds on the ergodic sum-rate. Furthermore, we find the optimal training duration for all of the users. In the second part of the thesis, we consider the problem of jamming attack in a multiple access channel with training-based transmission. First, we derive upper and lower bounds on the maximum achievable ergodic sum-rate which explicitly shows the impact of jamming during both the training phase and the data transmission phase. Then, from the jammer’s design perspective, we analytically find the optimal jamming energy allocation between the two phases that minimizes the derived bounds on the ergodic sum-rate. Our numerical results compare the ergodic sum-rate achieved under the optimal jamming energy allocation with that under fixed power jamming, i.e., the non-optimized case. A significant rate reduction from the non-optimized case to the optimized case is observed, ranging from 35% to 90%, which clearly shows the potential impact of smart jamming attack in training-based MAC systems.
