Röle destekli kablosuz ağlarda fiziksel katman güvenliğinin geliştirilmesi
Physical layer security enhancements on relay assisted wireless networks
- Tez No: 618862
- Danışmanlar: PROF. DR. B. SIDDIK YARMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Fiziksel Katman Güvenliği, Tam Zamanlı İki Yönlü Fırsatçı Röle Ağlar, Max-Min Röle Seçim Tekniği, Sızdırma Oranı, Eş-Kanal Etkileşimleri, Physical Layer Security, Full Duplex Two Way Untrustworthy Relay Network, Max-Min Relay Selection Techniques, Rayleigh Fading Channel, Co-Channel inteference
- Yıl: 2020
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 106
Özet
Bu tezde, eş kanallı etkileşimli, tam zamanlı iki yönlü, fırsatçı çoklu erişime sahip bir röle seçim modeli geliştirilimiş ve bunun ileriye doğru etkisi araştırılmıştır. Geliştirilen sistem modeli, S1 ve S2 gibi, iki kaynak terminalinin, sınırlı sayıda eş kanal etkileşimi olması durumunda J sayıda rölenin işbirliği ile iletişim kurması üzerinedir. Ayrıca, modelde yapay/gürültü sinyali, sızıntı bilgisini azaltmak için sınırlı sayıda dostça bozucu tarafından gönderilmektedir. Röle seçim yöntemi, bütün röle terminallerinde minimum sinyal-gürültü oranını maksimize etmeye dayanan max-min tekniğini kullanmaktadır. Modelin simülasyon sonuçları, eş kanal etkileşimi etkisi, servis dışı kalma olasılığı, ulaşılabilir gizlilik oranı, hata olasılığı, güvenılır verim analizi ve kesişim olasılığının performans sınırları ölçmektedir. Buna göre, önerilen model gizlilik oranın es-kanal müdahalesinden nasıl etkilendiği açıklanmaktadır. Ayrıca, analitik ve simülasyon sonuçları arasındaki farklarda belirtilmiştir. Öte yandan, Rayleigh sönümlemeli kanal üzerinde eş- kanal etkileşim etkilerini elde etmek için güvenli olmayan röle bir ağ model önerilmiştir. Bu sistem modelinin performans analiz parametreleri, eş kanal etkileşiminin varlığı ve yokluğu olarak iki şema altında incelenmiştir. Hem röle hem de iki düğümü, fiziksel katman güvenliğini artırmak için sınırlı sayıda eş kanal etkileşim ve dost bozucularla çalışmaktadır. Ek olarak, simülasyon sonuçları eş kanal etkileşimin sistem performansını etkilediği göstermektedir; öyle ki, eş kanal etkileşiminin oldugu durumunda ulaşılabilir gizlilik oranının performansı artığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, yapilan analitik calismada, eş kanal etkileşimin etkilerini ulaşılabilir çeşitlilik oranını bozduğu ve yüksek SNR rejimlerinde sistem kodlama kazancının kaybına neden olduğunu anlaşılmaktadır. Gürültüsız durumunda, tüm performans eğrilerinin, dostça bozucu ve döngü girişim etkileri nedeniyle yüksek SNR rejimlerinde doyurmak gözlenmiştir. Monte-Carlo simülasyonu ve sayısal sonuçlar ayrıca röle seçim stratejisinin gizlilik elde edilebilir oranı, gizlilik verimi ve kesişme olasılığı açısından sistem gizlilik performansını artırdığını göstermiştir. Ayrıca eş kanallı etkileşimlin varlığının, bilgi alışverişi sürecine egemen olduğu ve bu da yüksek SNR rejimlerinde doymuş performans eğrileriyle sonuçlandığı ve serbest girişim vakalarında sistem kodlama kazanç kayıplarına neden olduğu belirtilmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the impact of co-channel interference on two-way untrustworthy relay selection over Rayleigh fading environment. The investigation considers that two source terminals make information exchange over J number of full-duplex based amplify-and-forward bi-directional untrustworthy relay in the presence of co-channel interference. In addition, limited number of friendly jammers generate artificial interference/noise signals to mitigate information leakage. To minimize the system overhead and enhancing secrecy performance, the relay selection is made by means of max-min criteria, which is based on maximizing the minimum secrecy rate over the relay terminals. The system model fundamental performance limits are measured by means of secrecy outage probability, secrecy achievable sum rate, intercept probability, and secrecy throughput analysis metrics. According to Monte-Carlo based simulations and numerical results. the max-min based selection strategy achieves cooperative diversity order, which is equal to total number of possible paths, in high signal-to-noise ratio regimes. Results also show that the co-channel interference dominates the information exchange process and degrades the achievable cooperative diversity order from J to 0 and causes system coding gain losses on free-interference case in high signal-to-noise ratio regimes. It is also observed that under the free-interference case, all the performance curves saturate in high SNR regimes because of the friendly jammer and loop interference effects. Monte-Carlo simulation and numerical results also showed that the relay selection strategy enhances the system secrecy performance in terms of secrecy achievable rate, secrecy throughput, and intercept probability. It is also noted that existence of CCI dominates the information exchange process, which in turn results in saturated performance curves in high SNR regimes and causes system coding gain losses on free-interference case.
Benzer Tezler
- Index modulation based designs, error performance and physical layer security analyses for unmanned aerial vehicle networks
İnsansız hava aracı ağları için indis modülasyonu tabanlı tasarımlar, hata performansı ve fiziksel katman güvenlik analizleri
AYŞE BETÜL BÜYÜKŞAR
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik-Haberleşme Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ALTUNBAŞ
- Design and implementation of modular front end for rf fingerprinting of bluetooth signals
Bluetooth sinyallerinin rf parmak izi için modüler ön uç tasarımı ve uygulaması
EMRE UZUNDURUKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAtılım ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ KARA
- RSS based indoor localization in a reconfigurable intelligent surface assisted system
Yeniden yapılandırılabilir akıllı yüzey destekli sistemde RSS tabanlı iç mekan konumlandırma
KÜBRA KİBAR DOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR ERGÜL
- Quality of service aware dynamic admission control in IEEE 802.16jnon-transparent relay networks
Transparan olmayan IEEE 802.16j röle ağlarda servis kalitesi farkında dinamik kabul denetimi
EDA KILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Bölümü
DR. CEVAT ŞENER
- QoS-based resource management and optimization in CR-based NOMA networks
CR tabanlı NOMA ağlarında QoS tabanlı kaynak yönetimi ve optimizasyonu
ÖMER FARUK AKYOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMİHA TEDİK BAŞARAN