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双跳混合射频-水声通信系统：物理层安全分析

DOI：10.1109/access.2018.2870344 期刊：IEEE Access 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 本文研究了一种双跳混合射频/水下光无线通信（RF-UOWC）系统的保密性能。该系统由单天线源节点（S）通过多天线接收的中继节点与作为合法接收端的目地节点（D）通信。具体而言，中继节点通过射频链路接收来自S的信号，采用最大比合并技术处理后，以固定增益或可变增益放大输出组合信号，再通过水下光无线链路转发至D。传输协议实施过程中存在窃听者试图窃听射频链路（即S-R）。我们推导了系统平均保密容量和截获概率的精确闭式表达式——分别用梅杰G函数以及单变量和双变量?？怂笻函数表示，并分析了所得解析公式与蒙特卡洛仿真方法的计算复杂度。所推导的解析公式能有效表征系统和信道参数（包括中继天线数量、窃听节点数量、中继增益、射频链路衰落严酷度及水下光无线链路水湍流严酷度）对保密性能的影响。
作者： ELMEHDI ILLI，FAISSAL EL BOUANANI，DANIEL BENEVIDES DA COSTA，FOUAD AYOUB，UGO SILVA DIAS
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研究概述 实验方案

研究目的

研究窃听者试图窃听射频链路时，双跳混合射频/水下光无线通信（RF-UOWC）系统的保密性能。

研究成果

该论文得出结论：推导出的解析公式为分析不同系统和信道参数下所考虑的双跳混合射频-水声通信系统的保密性能提供了一种高效工具。研究重点揭示了中继天线数量、射频链路衰落严重程度以及水体湍流强度等关键参数对系统保密性能的影响。相较于蒙特卡洛仿真，该研究还指出了解析公式在计算效率方面的优势。

研究不足

该研究仅限于分析具有特定信道模型的双跳混合射频-水下光通信系统，未考虑其他潜在损伤（如水下光链路中的光束指向误差）的影响。

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