Relay and jammer selection schemes for improving physical layer security in two-way cooperative networks

 

Ab s t r a c t

This paper is concerned with the relay and jammers selection in two-way cooperative networks to improve their physical layer security. Three different categories of selection schemes are proposed which are; selection schemes without jamming, selection schemes with conventional jamming and selection schemes with controlled jamming. The selection process is analyzed for two different network models; single eavesdropper model and multiple cooperating and non-cooperating eavesdroppers’ model. The proposed schemes select three intermediate nodes during two communication phases and use the Decode and- Forward (DF) strategy to assist the sources to deliver their data to the corresponding destinations. The performance of the proposed schemes is analyzed in terms of ergodic secrecy rate and secrecy outage probability metrics. The obtained results show that the selection schemes with jamming outperform the schemes without jamming when the intermediate nodes are distributed dispersedly between sources and eavesdropper nodes.
However, when the intermediate nodes cluster gets close to one of the sources, they are not superior any more due to the strong interference on the destination nodes. Therefore, a hybrid scheme which switches between selection schemes with jamming and schemes without jamming is introduced to overcome the negative effects of interference. Finally, a comparison between relay and jammers selection schemes in both one-way and two-way cooperative networks is given in terms of both secrecy metrics. The obtained results reveal that, despite the presence of cooperating eavesdroppers, the proposed selection schemes are still able to improve both the secrecy rate and the secrecy outage probability of the two way cooperative networks.

 

 دانلود رایگان مقاله انگلیسی2.19 MB

 

چکیده
این مقاله در رابطه با انتخاب فرستنده های متراکم ساز و تقویت کننده سیگنال ها در شبکه های مشارکتی دو مسیره جهت بهبود امنیت لایه فیزیکی شان است. سه دسته طرح انتخاب متفاوتی پیشنهاد می شوند که شامل طرح های انتخاب بدون تراکم، طرح های انتخاب با تراکم قراردادی و طرح های انتخاب با تراکم کنترل شده هستند. فرایند انتخاب برای دو مدل شبکه مختلف تجزیه و تحلیل می شود: مدل تک استراق سمع کننده و مدل چند استراق سمع کننده ی مشارکتی و غیرمشارکتی. طرح های پیشنهادی، سه گره میانی را در طول دو فاز ارتباطات انتخاب می کنند و از استراتژی کدگشایی و ارسال (DF) برای کمک به مبداها در تحویل داده هایشان به مقاصد متناظر استفاده می کنند. کارایی طرح های پیشنهادی برحسب معیارهای نرخ پنهان سازی و احتمال قطعی پنهان سازی مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد. نتایج بدست آمده نشان می دهند که طرح های انتخاب با تراکم بهتر از طرح های بدون تراکم عمل می کنند زمانیکه گره های میانی بطور پراکنده وار بین مبداها و گره های استراق سمع کننده توزیع می شوند. با اینحال، زمانیکه خوشه گره های میانی به یکی از مبداها نزدیک می شوند، به دلیل تداخل قوی روی گره های مقصد دیگر برتر نیستند. بنابراین، طرح ترکیبی که بین طرح های انتخاب با تراکم و طرح های انتخاب بدون تراکم سوییچ می کند، جهت غلبه کردن بر تاثیرات منفی تداخل مطرح می شود. در نهایت، مقایسه بین طرح های انتخاب متراکم ساز و تقویت کننده در هر دو شبکه های مشارکتی تک مسیره و دو مسیره برحسب هر دو معیار پنهان سازی ارائه می شود. نتایج بدست آمده نشان می دهند که با وجود استراق سمع کننده های مشارکتی، طرح های انتخاب پیشنهادی هنوز قادر به بهبود نرخ پنهان سازی و احتمال قطعی پنهان سازی شبکه های مشارکتی دو مسیره هستند.

 

 

 تعداد صفحات مقاله انگلیسی:   13  صفحه

 تعداد صفحات فارسی مقاله ترجمه شده :  32   صفحه

 قالب بندی فایل: فایل ورد (Word)

اضافه کردن نظر