基于多节点协作的高鲁棒性低度复杂的抗窃听技术研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    61501347
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    19.0万
  • 负责人：
    张沉思
  • 依托单位：
    西安电子科技大学
  • 学科分类：
    F0102.信息系统与系统安全
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

This project focuses on the physical-layer security issues of wireless communication systems and investigates how to improve the system performance against eavesdropping by fully utilizing the cooperative techniques. Focusing on wireless eavesdropping network, multi-node cooperation features on anti-eavesdropping are fully exploited. And further, this project integrates the theories of graph theory, stochastic process, optimization method and other related theories, and considers two associated problems: a) how to design robust and low complexity anti-eavesdropping techniques by employing multi-node cooperation in order to improve system physical-layer security? b) how to evaluate whether an anti-eavesdropping technology to meet the demand and make a reasonable choice to select a suitable anti-eavesdropping policy? That is, multi-node cooperative relaying based anti-eavesdropping strategy designs, multi-node cooperative jamming based anti-eavesdropping strategy designs, anti-eavesdropping performance evaluation and strategy selection. Innovation point of our project lies in taking full advantage of cross-disciplinary research theory to solve the problem. This project pioneers to apply graph theory firstly to transform the multi-node cooperative relaying anti-eavesdropping designs into the shortest path search problem of graph theory. The completion of this project can provide valuable theoretical basis and technological support for establishing a safe and reliable wireless network. With broad application prospect, this project can help to propose key proposals with independent intellectual property rights in the relevant standardization process.
本课题围绕无线通信系统的物理层安全问题，研究如何充分利用协作技术，提高系统的抗窃听性能。课题重点针对无线窃听网络，充分利用多节点协作的特性，并进一步融合图论、随机过程、最优化方法等相关理论，解决两个相关问题：一是如何通过多节点协作的方法，设计高鲁棒性、低实现复杂度的抗窃听方案，提升系统的抗窃听能力？二是如何评价一种抗窃听技术是否满足需求，及选择合适的抗窃听策略？即多节点协作中继抗窃听策略研究、多节点协作干扰抗窃听策略研究、抗窃听性能评估及策略选择三方面主要研究内容。课题的创新点在于充分利用交叉学科理论解决研究问题，首次运用图论相关理论，开创性地将基于协作中继的抗窃听设计巧妙地转化为图论的最短路搜索问题。课题的完成可以为建立安全可靠的无线网络提供理论依据和技术支撑，应用前景广阔，并有助于在相关标准化进程中提出具备自主知识产权的关键技术提案。

结项摘要

由于无线信道的开放性和物理层的广播特性，使得物理层安全问题日益突出。本项目围绕无线通信系统的物理层安全问题，研究如何充分利用协作技术，提高系统的抗窃听性能，解决两个相关问题：一是如何通过多节点协作的方法，设计高鲁棒性、低实现复杂度的抗窃听方案，提升系统的抗窃听能力？二是如何评价一种抗窃听技术是否满足需求，及选择合适的抗窃听策略？围绕这两个问题，本项目完成了多节点协作中继抗窃听策略研究、多节点协作干扰抗窃听策略研究、抗窃听性能评估及策略选择三方面的研究内容。标志性成果有：1）提出了一种基于双向中继传输技术的机会协作中继抗窃听方法和一种基于图论的多跳协作中继抗窃听方法，分别解决了对窃听节点信道信息的依赖问题和无线网络拓扑结构到图模型的转换问题。2）提出了一种基于全双工技术的半干扰协作方法，解决了协作干扰同样会降低合法链路的信道容量的问题，实现了集协作干扰和协作中继于一体的协作模式，有效对抗窃听者，提高系统的物理层安全。3）提出了一种权衡安全性可靠性的功率分配方法，通过将总功率拆分为传输和干扰两部分有效解决了多目标优化问题，实现了通过调整一个权衡因子就可以完成权衡的操作，提高了系统的权衡安全性和可靠性。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（6）
专利数量（4）
Maximal-Ratio Based Switch-and-Stay Combining for Dual-Branch Systems
双分支系统的基于最大比率的切换和保持组合
  • DOI：
    10.1109/access.2017.2721115
  • 发表时间：
    2017-06
  • 期刊：
    IEEE Access
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Song Xinhai;Zhang Chensi;Wei Xiyuan;Li Hongyi
  • 通讯作者：
    Li Hongyi
Joint relay selection and power allocation in energy harvesting AF relay systems with ICSI
具有 ICSI 的能量收集 AF 继电器系统中的联合继电器选择和功率分配
  • DOI：
    10.1049/iet-map.2016.0028
  • 发表时间：
    2016-12
  • 期刊：
    IET Microwaves Antennas & Propagation
  • 影响因子：
    1.7
  • 作者：
    Zhang Yangyang;Ge Jianhua;Men Jinjin;Ouyang Fengchen;Zhang Chensi
  • 通讯作者：
    Zhang Chensi
Partial Jamming for Secure Two-Way Relay Systems Without Wiretap Information: One > Two
没有窃听信息的安全双向中继系统的部分干扰：一>二
  • DOI：
    10.1007/s11277-017-4037-2
  • 发表时间：
    2017-02
  • 期刊：
    Wireless Personal Communications
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    Zhang Chensi;Ge Jianhua
  • 通讯作者：
    Ge Jianhua
A Joint Relay-and-Antenna Selection Scheme in Energy-Harvesting MIMO Relay Networks
能量收集 MIMO 中继网络中的联合中继和天线选择方案
  • DOI：
    10.1109/lsp.2016.2538290
  • 发表时间：
    2016-03
  • 期刊：
    IEEE Signal Processing Letters
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Men Jinjin;Ge Jianhua;Zhang Chensi
  • 通讯作者：
    Zhang Chensi
Performance Analysis of Nonorthogonal Multiple Access for Relaying Networks Over Nakagami-m Fading Channels
Nakagami-m衰落信道中继网络非正交多址性能分析
  • DOI：
    10.1109/tvt.2016.2555399
  • 发表时间：
    2017-02-01
  • 期刊：
    IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY
  • 影响因子：
    6.8
  • 作者：
    Men, Jinjin;Ge, Jianhua;Zhang, Chensi
  • 通讯作者：
    Zhang, Chensi

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其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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