非理想CSI下DF与RF中继SIMO系统保密中断性能分析  

An analysis of secrecy outage performance of DF and RF relaying SIMO system with imperfect CSI

作　　者：王丹阳[1] 赵辉[1] 潘高峰[1] 

机构地区：[1]西南大学电予信息工程学院,重庆400715

出　　处：《中国科学：信息科学》2016年第7期925-936,共12页Scientia Sinica(Informationis)

基　　金：国家自然科学基金(批准号:61401372,61531016);教育部高校博士点新教师基金(批准号:20130182120017);重庆市基础与前沿研究计划(批准号:cstc2013jcyj A40040);中央高校基本科研业务经费(批准号:XDJK2015B023,XDJK2016A011)资助项目

摘　　要：本文研究了非理想信道状态信息(channel state information,CSI)下经典4点(信源、信宿、中继、窃密者)模型的物理层保密中断性能.在此模型中,考虑窃密信道为单输入多输出,也就是信源、中继均为单天线,信宿、窃密者均为多天线.信宿和窃密者均采用最大比合并分集策略处理接收到的多径信号,中继分别采用解码放大转发(decode-and-forward,DF)和随机放大转发(randomize-andforward,RF)两种方式向信宿转发信息.信源通过中继向信宿发送信息时,信源与中继、中继与信宿两跳通信过程均遭到窃密者的窃听.在非理想CSI下,本文分别推导出了DF与RF中继转发下保密中断概率的闭式表达式及渐近表达式,并通过Monte Carlo仿真验证了理论模型的正确性.This paper presents an investigation of the physical layer secrecy outage performance of the cooperative system in the typical four-node（source, relay, destination, and eavesdropper） scenario with imperfect channel state information（CSI）. Specifically, we consider the single-input multiple-output wiretap channels, where the source（S） and the relay（R） are equipped with a single antenna, and the destination（D） and the eavesdropper（E） are equipped with multiple antennas. D and E adopt maximal ratio combining to process multiple copies of signals, and the relay adopts decode-and-forward（DF） and randomize-and-forward（RF） schemes to forward the received signal to the destination. E overhears the information transmitted over both the S-R and R-D links. We derive the closed-form and asymptotic expressions for the secrecy outage probability under both the DF and RF schemes with imperfect CSI, respectively, the accuracy of which is verified by simulation results.

关 键 词：CSI GAUSS 估计误差 保密中断概率 单输入多输出系统 最大比合并 解码放大转发 随机放大转发 物理层保密通信 

分 类 号：TN918[电子电信—通信与信息系统]