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Title in Portuguese: Efeito conjunto de sinais interferentes e ruído em canais Wiretap com múltiplas antenas e atraso de feedback
Author: Ortega, Yosbel Rodríguez
Advisor(s): Costa, Daniel Benevides da
Keywords: Teleinformática
Desempenho de outage
Sinais de interferência
Antenas (Eletrônica)
Issue Date: 17-Feb-2017
Citation: ORTEGA, Y. R. Efeito conjunto de sinais interferentes e ruído em canais Wiretap com múltiplas antenas e atraso de feedback. 2017. 90 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Teleinformática)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
Abstract in Portuguese: Nesta disserta¸c˜ao, a segurança da camada física de canais wiretap com múltiplas antenas e com informa¸c˜ao de estado do canal (CSI, do ingles, channel state information) desatualizada, ´e investigada em termos da probabilidade de outage de sigilo. O efeito conjunto de múltiplos sinais de interferência e ruído no n´o malicioso ´e estudado. Paralelamente, ´e analisado o caso especial para um canal em que apenas o transmissor ´e equipado com múltiplas antenas. Nestes modelos, o transmissor utiliza a técnica de sele¸c˜ao de antena (TAS, do ingles, transmit antenna selection); o receptor legitimo usa os esquemas de combina ¸c˜ao por sele¸c˜ao (SC, do inglˆes, selection combining) e combina¸c˜ao por raz˜ao m´axima (MRC, do inglˆes, maximal-ratio combining); e o n´o malicioso adota somente a t´ecnica MRC. Express˜oes anal´ıticas exatas e em forma fechada para a probabilidade de outage de sigilo e a taxa de sigilo n˜ao-nula s˜ao derivadas, tanto assumindo CSI perfeita como CSI imperfeita, sendo aplic´aveis para sinais de interferˆencia com distribui¸c˜ao de potˆencias arbitr´arias. As express˜oes obtidas s˜ao simplificadas para dois casos especiais: sinais de interferˆencia com distribui¸c˜ao de potˆencias distintas e iguais. Uma an´alise assint´otica da probabilidade de outage de sigilo ´e realizada, mostrando que o ganho de diversidade esperado n˜ao pode ser realizado para uma CSI imperfeita e a ordem de diversidade completa apenas pode ser alcan¸cada em condi¸c˜oes de CSI perfeita. Al´em disso, estes resultados mostram que o número de sinais de interferência, bem como o n´umero de antenas no n´o intruso, n˜ao afetam a ordem de diversidade do sistema. Exemplos num´ericos representativos s˜ao apresentados para ilustrar os efeitos dos principais parâmetros do sistema no desempenho de outage de sigilo. Finalmente, a an´alise proposta ´e validada através´es de simula¸c˜oes de Monte Carlo.
Abstract: In this dissertation, the physical layer security of wiretap channels with multiple antennas and outdated channel state information (CSI) at the transmitter is investigated in terms of the secrecy outage probability. The joint effect of multiple jamming signals and noise at the eavesdropper is studied. In parallel, it is analyzed the special case where only the transmitter is equipped with multiple antennas. On such models, the transmitter employs a transmit antenna selection (TAS) technique; the legitimate receiver uses either a selection combining (SC) or a maximal-ratio combining (MRC) scheme; and the eavesdropper adopts the MRC technique. Exact closed-form expressions for the non-zero secrecy rate and secrecy outage probability for arbitrary number of power distributed jamming signals are derived, by assuming both perfect and imperfect CSI. The attained expressions are simplified for two special cases: distinct and equal power distributed jamming signals. An asymptotic secrecy outage analysis is conducted, which shows that the expected diversity gain cannot be realized for imperfect CSI, and full diversity order can only be achieved under perfect CSI condition. In addition, those results reveal that the number of jamming signals as well as the number of antennas at the eavesdropper do not affect the system diversity order. Representative numerical examples are presented to illustrate the effects of the key system parameters on the secrecy outage performance. Finally, the proposed analysis is validated through Monte Carlo simulation results.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/22983
metadata.dc.type: Dissertação
Appears in Collections:DETE - Dissertações defendidas na UFC

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