智能窃听下协作NOMA网络的性能分析

• 作者: 路晓华 贺玉成 张良梅 周林
• 来源期刊: 信号处理
• 学科: 工学
• 关键词: 非正交多址技术(NOMA) 智能窃听 全双工 协作中继 串行干扰消除
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 148-157
• 页数: 10页
• 分类号: TN92
• 语种: 中文
• DOI: 10.16798/j.issn.1003-0530.2021.01.018

摘要

针对下行双用户NOMA(Non-Orthogonal Multiple Access)系统模型中存在智能窃听者,该窃听者可自适应地选择被动窃听或主动干扰工作模式,在不精确了解其干扰水平的情况下,部分NOMA用户很有可能遭遇传输质量下降乃至保密中断,这将对信息安全传输构成严重威胁.另外,由于信道衰落,用户的位置对系统整体性能有很大影响,难以保证距离源节点较远用户的传输质量.更值得考虑的是,由于节点的自私性,用户间的协作公平性也是一大挑战.由此,本文设计了一种新型的两阶段用户协作方案.第一阶段,NOMA网络中远端用户采用全双工(full-duplex,FD)干扰智能窃听者.目前,全双工技术一般用于提高频谱资源利用率以及用户数据吞吐量方面,本方案设计将全双工结合预编码矩阵用于干扰窃听,可在不干扰合法用户下有效降低窃听者质量.第二阶段,近端用户可作为一个中继协助源节点转发远用户信号信息,并在接收端采用串行干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)技术进行解码.考虑到系统中不同用户的信息接收速率与通信需求不同之间的相关性,分别推导了遍历安全容量和遍历容量的解析表达式,同时分析了功率分配因子和用户间协作发射功率等因素对性能的影响.结果表明所提方案比现有方案,近端用户性能提升约21.4％,远端用户性能提升约6.5％,且信息接收更为平稳,并通过Monte-Carlo仿真验证了其正确性.