ارزیابی عملکرد محرمانگی شبکه‌ رله‌ای بافردار رادیوشناختی در کانال های محوشدگی رایلی

در این مقاله، امنیت لایه فیزیکی در شبکه رله‌ای بافردار رادیوشناختی که از روش لایه زیرین طیف استفاده می‌کند، بر روی کانال‌هایی با محوشوندگی رایلی موردبررسی و ارزیابی قرار می‌گیرد. در این شبکه رادیوشناختی، ارسال اطلاعات از فرستنده به گیرنده، از طریق رله مجهز به بافر و در حضور شنودگر غیرفعال - با قابلیت شنود اطلاعات - صورت می‌گیرد. برای ارزیابی میزان امنیت اطلاعات تبادلی، احتمال قطع محرمانگی به‌عنوان معیاری مهم برای ارزیابی عملکرد محرمانگی شبکه در لایه فیزیکی در نظر گرفته‌شده و رابطه ریاضی احتمال قطع محرمانگی به‌صورت فرم بسته به دست می‌آید. نتایج عددی حاصل از رابطه ریاضی احتمال قطع محرمانگی با روش‌ مونتکارلو برای ارزیابی امنیت لایه فیزیکی سیستم موردنظر به ازای پارامترهای مختلف آورده می‌شود. همچنین تاثیر وجود بافر نیز در این سیستم، ارزیابی می‌گردد. با بررسی نتایج، ملاحظه می‌شود که صرف‌نظر از تاخیر به وجود آمده توسط بافر، وجود بافر در رله و افزایش طول آن از l=2 به l=20 موجب کاهش احتمال قطع محرمانگی سیستم از 10-2 به 10-3 می‌شود. این کاهش بیانگر بهبود 10 برابری احتمال قطع محرمانگی است. همچنین نشان داده شده است که برای احتمال قطع 10-3، رله بافردار حدود 3 db نسبت به حالت بدون بافر عملکرد بهتری از لحاظ نسبت سیگنال به نویز دارد.

Secrecy Performance Evaluation of a Buffer-Aided Cognitive Relay Network over Rayleigh Fading Channels

In this paper, we investigate the physical layer security performance of a bufferaided cognitive relay network over Rayleigh fading channels, where an underlay cognitive radio system is employed. In this network, a cognitive transmitter communicates with a cognitive receiver through a bufferaided relay, in the presence of an eavesdropper overhearing the transmitted information. To evaluate the secrecy performance of the system, secrecy outage probability (SOP) has been used as a popular performance metric, where a closedform expression is obtained. Numerical results obtained from the derived SOP expression, along with the MonteCarlo simulation results are provided to evaluate the secrecy performance of the system under different system parameters. In addition, the secrecy performance of the system without buffer is evaluated and compared with that of the bufferaided system. Assuming that the delay caused by buffer is negligible, it is shown that increasing the buffer size from L=2 to L=20 leads to a decrease in SOP from 102 to 103, indicating a performance improvement in the order of about 10. Moreover, bufferaided relay system achieves 3 dB SNR gain compared to the performance of the system without buffer, at the SOP of 103.