多卫星的星地混合协作网物理层安全性能分析

• Published in: 河南理工大学学报（自然科学版） Vol. 43; no. 3; pp. 81 - 90
• Main Authors: 王小旗, 侯争, 张捍卫, 施闯
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 河南理工大学 物理与电子信息学院,河南 焦作 454000%河南理工大学 测绘与国土信息工程学院,河南 焦作 454000%河南理工大学 资源环境学院,河南 焦作 454000%北京航空航天大学 电子信息工程学院,北京 100191 01.05.2024
• Subjects: 星地混合协作网; multi-satellite; 安全中断概率; 多卫星; 物理层安全; hybrid satellite-terrestrial relay network; physical layer security; shadowed-Rician fading; security outage probability; 阴影莱斯衰落
• ISSN: 1673-9787
• DOI: 10.16186/j.cnki.1673-9787.2022030036

TN927; 卫星通信因传输质量好、覆盖范围广、作用距离远等优点,在侦察、广播、预警、资源勘探、地形测绘等领域具有广阔的应用前景,目的 针对其安全性问题,方法 将多输入多输出(multiple-input-multiple-output,MIMO)技术应用于卫星中继系统中,构建多卫星的星地混合协作网(hybrid satellite-terrestrial relay network,HSTRN),并对其物理层安全性能进行研究.中继采用放大转发(amplify-and-forward,AF)协议或译码转发(decode-and-forward,DF)协议,卫星链路服从阴影莱斯(shadowed-Rician)分布,地面链路和窃听链路服从瑞利(Rayleigh)分布,推导基于AF和DF中继的系统安全中断概率的理论表达式,以及高信噪比条件下安全中断概率的近似表达和系统吞吐量,并用计算机仿真实验验证理论分析的正确性.结果 结果表明:增加卫星个数、减轻信道衰落有助于增强系统的安全性能;低信噪比情况下,基于DF中继的系统安全性能优于AF中继系统的,随着信噪比增加,两者逐渐趋于一致;信道衰落的改善和高信噪比将产生较大的系统吞吐量.结论 卫星个数、安全速率阈值、信道衰落程度等参数对AF和DF中继HSTRN的安全性能具有重要影响,可为卫星通信物理层安全性能的后续研究提供参考.