Secure communication in cooperative networks using cooperative jamming techniques
İşbirlikli ağlarda işbirlikli karıştırma teknikleri ile güvenli haberleşme
- Tez No: 368789
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALİ ÖZGÜR YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 74
Özet
İşbirlikli haberleşme yönteminde, bir göndermeç bir hedef almaç ile röleler üzerinden dolaylı yoldan iletişim kurmaktadır. Çoğu kablosuz ağlarda olduğu gibi, işbirlikli ağlarda da güvenli haberleşme konusunda ciddi sorunlar ile karşılaşılmaktadır. Bu tez çalışmasında, işbirlikli ağlarda güvenliği arttırmak amacıyla ağda bulunan düşman almaçlara karşı işbirlikli karıştırma metodundan yararlanılmaktadır. Temel fikir, göndermeç ve hedef almaç seçilmiş bir röle üzerinden haberleşirken, seçilmiş diğer bir röle tarafından düşman almaçlara gürültü sinyali yayınlanması ve bu şekilde düşman almaçtaki sinyal gürültü oranının düşürülmesidir. Bu çalışma boyunca, göndermeç, hedef almaç ve röleler arasındaki kanal kazançlarının tüm bu noktalarda bilindiği kabul edilmiştir. Kanalların yüksek saçılımlı olduğu varsayılmıştır ve tüm kanal kazançları bağımsız seçilmiştir. Geçmişte literatürde yer alan çalışmaların aksine, düşman almaçlar bu çalışma boyunca pasif kabul edildiği için, bu almaçlara ait kanal kazançlarının düşman almaçları dışındaki göndermeç, hedef almaç ve rölelerde bilinmediği varsayılmıştır. Bu sayede, bilinen kanal kazançları gerekli rölelerin seçiminde kullanılarak, işbirlikli karıştırma yönteminin getirdiği kazanç arttırılmaya çalışılmaktadır. Bu çalışmada, işbirlikli karıştırma, belli bir haberleşme hızındaki güvenli haberleşme olasılığı parametresi üzerinden incelenmektedir. İlk olarak, tek antenli elemanlardan oluşan işbirlikli ağlara işbirlikli karıştırma uygulanmaktadır. Ayrıca, ilgili röleler bilinen kanal kazançlarına göre seçilmektedir. Bu şekilde belli bir haberleşme hızı aralığında, güvenli haberleşme olasılığında bir seviyeye kadar artış sağlanmaktadır. Bu artış ile ulaşılan sonuç olumlu olsa da gerçek dünya dikkate alındığında yeterli olmayabilir. Bu nedenle, ikinci olarak, birden fazla anten bulunduran elemanlardan oluşan işbirlikli ağlara işbirlikli karıştırma uygulanmaktadır. Böylece çoklu anten yapısının getirmiş olduğu avantajlardan yararlanılması amaçlanmaktadır. Göndermeç ve haberleşme rölesinde uyarlamalı önkodlama uygulanıp hedef almaçlarda alınan sinyal gürültü oranı arttırılmaktadır. Buna ek olarak, gürültü sinyali yayan rölelerde, bilinen hedef almaç kanal kazancına göre uyarlamalı gürültü yayılması sağlanarak, hedef almaçta gürültü etkisinin bastırılması amaçlanmaktadır. Kanal kazançlarına göre uyarlamalı iki farklı teknik ile göndermeç ve hedef almaç arası güvenli haberleşme olasılığı önemli ölçüde iyileştirilmektedir. Sonuç olarak, göndermecin hedef almaç ile belli bir haberleşme hızında, bire yakın olasılıkla güvenli haberleşebildiği gösterilmektedir.
Özet (Çeviri)
In cooperative communication, a source communicates with a destination over indirect links through relays. Like most wireless systems, cooperative networks seriously suffer from secrecy related issues. In this thesis, cooperative jamming method is utilized to provide secrecy for cooperative networks in which there exist adversary receivers called eavesdroppers. The main idea is to broadcast noise signals from a selected relay to corrupt the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR) at eavesdroppers when the transmitter communicates with the receiver through another selected relay. Throughout the study, it is assumed that channel state information (CSI) of the links between the source, relays and the destination is available at the transmit and receive sides of links. Rich scattering channels are assumed and all channel gains are taken as independent. In contrast to the past studies in the literature, CSI of eavesdroppers' channels exist at only themselves since they are accepted as passive devices in this study. The knowledge on channel gains except eavesdroppers' ones are used to adaptively select the relays to support cooperative jamming. Cooperative jamming is investigated here from an outage probability perspective where probability of secure transmission is the parameter of interest for a fixed transmission rate. First, cooperative jamming is applied to cooperative networks with single-antenna nodes. The probability of secure communication increases to a degree for a range of the communication rate R with cooperative jamming and adaptive selection of relays. The results are generally encouraging, but may be insufficient for real-world cooperative networks. Second, cooperative jamming is implemented at cooperative networks with multiple-antenna nodes to increase the probability of secure communication benefiting from advantages of multiple antennas. Adaptive transmit precoding is applied at the source and the communicating relay to enhance the SINR at legitimate receivers. This advantage brings an edge over eavesdroppers. Moreover, adaptive noise generation is proposed at the noise emitting relays in order to minimize the effect of noise at legitimate receivers. It is shown that the probability of secure communication dramatically rises with these adaptive techniques. As a result, there is a certain transmission rate R at which the source is able to securely communicate with the destination with probability approaching one.
Benzer Tezler
- Cooperative vehicular communication systems with physical layer security and noma techniques
Fiziksel katman güvenliği ve noma teknikleri ile işbirliklikli araçlar arası iletişim sistemleri
SEMİHA KOŞU
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LÜTFİYE DURAK ATA
DR. SERDAR ÖZGÜR ATA
- Derin öğrenme ile modülasyon sınıflandırması
Modulation classification with deep learning
SELÇUK BALSÜZEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KARTAL
- LTE-A kablosuz ağlarda kötü niyetli röle ataklarının makine öğrenmesi yöntemleri ile tespiti
Detection of malicious relay attacks in LTE-A wireless networks by machine learning methods
YELİZ YENGİ
Doktora
Türkçe
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKocaeli ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADNAN KAVAK
- Energy-efficient secure cooperative based image transmission in wireless sensor networks using different system models
Farklı sistem modelleri kullanan kablosuz sensör ağları üzerinden güvenli enerji verimli işbirlikli görüntü aktarımı
BILAL SALIH ABED AL HAYANI
Doktora
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HACI İLHAN
- Design of vehicular communication systems employing physical layer network coding over cascaded fading channels
Kaskad sönümlemeli kanallarda fiziksel katman ağ kodlama yapan araçlar arası haberleşme sistemlerinin tasarımı
SERDAR ÖZGÜR ATA
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ALTUNBAŞ