趙　?！×著欥巍≠R玉成　彭盛亮　周　林（華僑大學(xué)廈門(mén)市移動(dòng)多媒體通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　廈門(mén)　361021）（西安電子科技大學(xué)ISN國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室　西安　710071）

?

Nakagami信道下MIMO解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)的安全性能分析

趙睿*①②林鴻鑫①賀玉成①②彭盛亮①周林①①
①（華僑大學(xué)廈門(mén)市移動(dòng)多媒體通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室廈門(mén)361021）
②（西安電子科技大學(xué)ISN國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室西安710071）

在協(xié)同自適應(yīng)解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中，該文針對(duì)Nakagam i-m衰落信道，研究了基于多天線低復(fù)雜度的機(jī)會(huì)式傳輸策略的物理層安全性能。為充分利用天線分集增益提升系統(tǒng)安全性能，發(fā)送節(jié)點(diǎn)均采用發(fā)送天線選擇策略，接收節(jié)點(diǎn)均采用最大比合并策略。推導(dǎo)了系統(tǒng)安全中斷概率的閉合表達(dá)式，并進(jìn)一步提供了漸近性能分析，得到了系統(tǒng)的安全分集階數(shù)。仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性，并揭示了各系統(tǒng)參數(shù)對(duì)機(jī)會(huì)式傳輸方案的安全性能的影響。結(jié)果表明，通過(guò)增加合法節(jié)點(diǎn)的天線數(shù)和增大合法信道的Nakagam i衰落信道參數(shù)可顯著提升系統(tǒng)安全性能。

無(wú)線通信；物理層安全；自適應(yīng)解碼轉(zhuǎn)發(fā)；Nakagam i-m衰落信道；安全中斷概率

1　　引言

隨著計(jì)算能力的迅速提升，依賴復(fù)雜數(shù)學(xué)算法的傳統(tǒng)加密技術(shù)正面臨巨大的挑戰(zhàn)，這類(lèi)加密技術(shù)在將來(lái)可能被輕易地破解。物理層安全技術(shù)通過(guò)充分利用無(wú)線信道復(fù)雜的空間特性和時(shí)變特性，直接從物理層保障信息傳輸?shù)陌踩裕?，2］，受到了研究者的普遍關(guān)注［3］。

協(xié)同中繼技術(shù)作為未來(lái)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)之一［4］，具有提升網(wǎng)絡(luò)容量、擴(kuò)展信號(hào)覆蓋范圍和降低發(fā)射功耗等諸多優(yōu)勢(shì)。但是，相比于傳統(tǒng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線協(xié)同中繼通信網(wǎng)絡(luò)存在復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，從而對(duì)信息安全構(gòu)成更大的挑戰(zhàn)。通過(guò)發(fā)送天線選擇（Transm it Antenna Selection， TAS）［5，6］，可以對(duì)協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)中復(fù)雜的信道時(shí)變特性加以利用，從而提高中繼網(wǎng)絡(luò)的傳輸有效性和可靠性，降低竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)獲得的信息量，提升網(wǎng)絡(luò)安全性能。TAS技術(shù)從多根發(fā)送天線中選擇一根能夠最大化目的節(jié)點(diǎn)接收信噪比的天線發(fā)送保密信號(hào)，該天線對(duì)于竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)而言是隨機(jī)選擇的，從而提高合法信道與竊聽(tīng)信道的接收信噪比之比。文獻(xiàn)［7］利用TAS技術(shù)增大合法信道的接收信噪比，在Nakagam i-m信道中分別研究了目的節(jié)點(diǎn)和竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)采用最大比合并（Maxim al Radio Combining， MRC）和選擇合并（Selection Combining， SC）的接收方式時(shí)系統(tǒng)的安全性能。文獻(xiàn)［3］則考慮了源節(jié)點(diǎn)采用TAS技術(shù)，并存在多個(gè)目的節(jié)點(diǎn)的情況。文獻(xiàn)［8］針對(duì)多用戶M IMO（Multip le-Input Multiple-Output）中繼網(wǎng)絡(luò)，采用TAS/MRC傳輸策略提升系統(tǒng)誤符號(hào)率性能，并推導(dǎo)出系統(tǒng)安全分集階數(shù)。

傳統(tǒng)的不存在竊聽(tīng)者的協(xié)同中繼網(wǎng)絡(luò)對(duì)中繼采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)（Decode-and-Forward， DF）協(xié)議進(jìn)行了廣泛研究［9，10］，并依據(jù)中繼是否需要正確解碼信源信息將DF協(xié)議分為自適應(yīng)（adaptive）DF協(xié)議和固定（fixed）DF協(xié)議。文獻(xiàn)［9］在Nakagam i-m信道條件下，針對(duì)中繼采用固定DF協(xié)議并應(yīng)用機(jī)會(huì)式中繼選擇的方案進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了誤符號(hào)率和中斷概率的系統(tǒng)性能分析。文獻(xiàn)［10］針對(duì)存在直傳鏈路的多中繼網(wǎng)絡(luò)，采用自適應(yīng)DF協(xié)議并應(yīng)用機(jī)會(huì)式中繼選擇策略，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了中斷概率的性能分析。

DF協(xié)議可進(jìn)一步推廣應(yīng)用到協(xié)同中繼安全傳輸系統(tǒng)中。文獻(xiàn)［1113］-針對(duì)4節(jié)點(diǎn)竊聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)中多天線或全雙工中繼等情況，進(jìn)一步研究了采用固定DF協(xié)議時(shí)系統(tǒng)的安全性能分析。文獻(xiàn)［14］則在文獻(xiàn)［9］模型的基礎(chǔ)上，研究了瑞利衰落信道下存在竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)截獲概率的安全性能分析。文獻(xiàn)［15］則加入竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)及有效延遲反饋，采用自適應(yīng)DF協(xié)議，研究了在Nakagam i-m信道條件下系統(tǒng)的遍歷安全容量和安全中斷概率的性能。

本文考慮基于自適應(yīng)DF協(xié)議的協(xié)同中繼系統(tǒng)模型，中繼設(shè)定解碼閾值，當(dāng)信源到中繼節(jié)點(diǎn)的互信息不小于該閾值時(shí)［4］，認(rèn)為中繼能夠正確解碼并轉(zhuǎn)發(fā)信源信息。同時(shí)，在該模型中，信源和中繼均采用TAS策略發(fā)送信息，從而增大合法信道的接收信噪比，以保障信息傳輸?shù)陌踩?，而中繼、信宿和竊聽(tīng)者均采用MRC策略接收信息。本文推導(dǎo)了該安全傳輸系統(tǒng)的安全中斷概率的閉合表達(dá)式，并進(jìn)行了漸近性能分析，給出了系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)安全性能的影響，并依據(jù)安全中斷概率的結(jié)果進(jìn)行了最優(yōu)功率分配方案的設(shè)計(jì)。

圖1　　M IMO協(xié)同中繼系統(tǒng)模型

2　　系統(tǒng)模型

圖1給出了4節(jié)點(diǎn)M IMO協(xié)同中繼系統(tǒng)模型，包括源節(jié)點(diǎn)S，中繼節(jié)點(diǎn)R，目的節(jié)點(diǎn)D和竊聽(tīng)節(jié)點(diǎn)E。假設(shè)各個(gè)節(jié)點(diǎn)配置SN，RN，DN和EN根天線，S和R分別能獲知各自到R和D的CSI。假設(shè)各個(gè)信道都為準(zhǔn)靜態(tài)Nakagam i-m衰落信道，其中信道S→D， S→R， S→E， R→D和R→E鏈路的Nakagam i衰落信道參數(shù)分別為SDm，SRm，SEm，RDm和REm，信道系數(shù)依次為和且i和j分別代表S和R上各個(gè)天線的編號(hào)。信號(hào)傳輸分為兩個(gè)時(shí)隙，源節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率均設(shè)為SP，中繼的發(fā)送功率設(shè)為RP。

第1時(shí)隙，S從SN根天線中選擇一根能使R接收信噪比最大的天線廣播保密信號(hào)，將該天線記為

為了最大化接收信噪比，節(jié)點(diǎn)D， R和E均采用MRC方式接收來(lái)自S的信號(hào)，接收信號(hào)分別表示為

中繼R采用自適應(yīng)解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，當(dāng)R的接收信息速率大于某一給定閾值tR時(shí)，可認(rèn)為R能夠從解碼集Ω中正確解碼。第2時(shí)隙，若R正確解碼，將選擇一根能使D接收信噪比最大的天線轉(zhuǎn)發(fā)保密信號(hào)，將該天線記為

接收端D和E采用MRC方式接收來(lái)自R的信號(hào)，分別表示為

其中，RDn和REn分別表示D和E接收到的階數(shù)為的AWGN向量，且噪聲方差依次表示為若R解碼失敗，則S重發(fā)保密信號(hào)。

鏈路S→D， S→R， S→E， R→D和R→E的瞬時(shí)接收信噪比依次記為和其中各自的平均接收信噪比依次為其中，符號(hào)｛｝X E表示對(duì)隨機(jī)變量X求均值。所以各個(gè)隨機(jī)變量的概率密度函數(shù)（Probability Density Function， PDF）和累積分布函數(shù)（Cumu lative Distribution Function， CDF）分別表示為［7，8］

其中，（）Γ?定義見(jiàn)文獻(xiàn)［16］中的式（8.310.1），特別地，與和不同，和表示當(dāng)鏈路S→R和R→D未采用TAS技術(shù)時(shí)的瞬時(shí)信噪比。

因此，通過(guò)次序量統(tǒng)計(jì)理論和二項(xiàng)式定理的有限展開(kāi)，我們可以得到采用TAS技術(shù)的S→R和R→D信道的瞬時(shí)信噪比的PDF和CDF分別為

其中，

計(jì)算過(guò)程用到了文獻(xiàn)［16］中的式（1.111）、式（3.381.1）和式（8.352.6）。

其中，1F1（?；?；?）是合流超幾何函數(shù)，定義見(jiàn)文獻(xiàn)［16］中的式（9.210.1）。

3　　性能分析

在物理層安全性能分析中，安全容量SC通常定義為合法信道容量DC和竊聽(tīng)信道容量EC之差，即

3.1 準(zhǔn)確安全中斷概率分析

安全中斷概率定義為安全容量SC小于某一預(yù)設(shè)目標(biāo)安全速率SR的概率［3］，即

將式（17）代入式（18）并由概率論知識(shí)得：

由于系統(tǒng)模型中各個(gè)信道是相互獨(dú)立的，即各個(gè)信噪比的隨機(jī)變量相互獨(dú)立，由概率論知識(shí)，有

其中，

3.2 漸近安全中斷概率

為了能更直觀地由安全中斷概率分析系統(tǒng)安全性能，下面推導(dǎo)系統(tǒng)安全中斷概率的漸近表達(dá)式，給出系統(tǒng)的安全分集階數(shù)和安全陣列增益。

將式（25）和式（26）代入式（12），化簡(jiǎn)，并求解積分得到γD的CDF的漸近表達(dá)式為

接著，將由式（8）得到的fγSE（x ）與式（24）代入式（20），并利用文獻(xiàn)［16］中的式（9.211.4）求解積分，同理，將式（16）得到的fγE（x ）和式（27）代入式（21），并利用文獻(xiàn)［16］中的式（1.111）和式（8.352.1）求解積分，結(jié)合式的近似解，式（20）的近似解，式（21）和式（19），經(jīng)整理，將安全中斷概率的漸近表達(dá)式為

其中，Δ表示安全分集階數(shù)，Φ表示安全陣列增益，它們分別計(jì)算如下：

式中，

由式（28）知，系統(tǒng)的安全中斷概率主要受S， R，D的天線數(shù)（即SN，RN和DN）及合法信道Nakagam i衰落信道參數(shù)SDm，SRm和RDm的影響，但與E的天線數(shù)及竊聽(tīng)信道Nakagam i衰落信道參數(shù)SEm和 mRE無(wú)關(guān)。進(jìn)一步，增大系統(tǒng)安全分集階數(shù)Δ，可以顯著提升系統(tǒng)安全性能。另一方面，在安全分集階數(shù)保持一定時(shí)，增大R→D鏈路的平均接收信噪比和安全陣列增益Φ，亦可提升系統(tǒng)安全性能。

3.3 功率分配方案的設(shè)計(jì)

本節(jié)針對(duì)3.1小節(jié)推導(dǎo)的安全中斷概率準(zhǔn)確的閉合表達(dá)式進(jìn)行功率分配方案設(shè)計(jì)。設(shè)系統(tǒng)的總功率為P，η（0 1η<<）為功率分配因子，滿足源節(jié)點(diǎn)的發(fā)送功率為SP Pη=，中繼的發(fā)送功率為RP=（）1 Pη-。于是，我們有代入式（22），可得安全中斷概率的表達(dá)式為關(guān)于η的函數(shù)。

于是，功率分配方案的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槭剑?1）的最優(yōu)化問(wèn)題：因此，最優(yōu)功率分配因子η*值滿足：

4　　仿真結(jié)果與討論

本節(jié)針對(duì)第3節(jié)的分析結(jié)果進(jìn)行蒙特卡洛仿真，完成對(duì)理論分析結(jié)果的驗(yàn)證，其中仿真的次數(shù)均為107，且取圖2-圖4中的SNR，各圖中取

圖2和圖3所示為不同天線配置下安全中斷概率outP隨SNR的變化曲線圖。兩圖中均設(shè)定中繼正確解碼閾值1 bps/Hz、各個(gè)信道的Nakagam i衰落信道參數(shù)皆為1。解析曲線由式（22）獲得，漸近曲線由式（28）獲得。從這圖2-圖4中可見(jiàn)安全中斷概率隨著SNR的增大而減小，即隨著SNR的增大系統(tǒng)安全性能也得到改善。圖2中設(shè)天線數(shù)安全中斷目標(biāo)閾值從圖2可見(jiàn)，SN和RN越大，安全中斷概率越小，安全性能越好。此結(jié)論可以由安全分集階數(shù)Δ中的項(xiàng)得到驗(yàn)證，由該項(xiàng)可知，當(dāng)其余相關(guān)參數(shù)一定時(shí)，通過(guò)增大天線數(shù)SN和RN，以增大系統(tǒng)安全分集階數(shù)，進(jìn)而提升系統(tǒng)安全性能；當(dāng)Δ固定為6時(shí)，隨著SN的增大，此時(shí)安全陣列增益由即變大，outP減小，系統(tǒng)安全性能得到改善。圖3中設(shè)天線數(shù)從圖3可見(jiàn)，隨著DN的增大，安全中斷概率減小，即系統(tǒng)安全性能提升；當(dāng)DN固定為2時(shí)，隨著EN的增大，安全中斷概率增大，即系統(tǒng)安全性能降低。同樣地，該現(xiàn)象也可以由安全分集階數(shù)Δ和安全陣列增益Φ得到驗(yàn)證。

圖4所示為不同RDm條件下安全中斷概率outP隨SNR的變化曲線圖，其中各節(jié)點(diǎn)天線設(shè)為除RDm以外的Nakagam i衰落信道參數(shù)均設(shè)為1，其它條件與圖2和圖3完全相同，即在該仿真條件下，安全分集階數(shù)為因此，增加RDm將可能直接增大Δ，從而獲得更大的安全分集增益。如從1增加到2，則Δ從3增加到5，此時(shí)系統(tǒng)所需SNR減少約3 dB；若RDm從2增加到3時(shí)，安全分集階數(shù)Δ保持為5，而此時(shí)系統(tǒng)安全性能也能得到改善，這是由安全陣列增益Φ影響所致。

圖5為依據(jù)式（22）所設(shè)計(jì)的最優(yōu)功率分配方案的仿真結(jié)果，圖5（a）和圖5（b）分別在給定的情況，其中，設(shè)總功率功率分配因子η的步長(zhǎng)為依據(jù)該功率分配方案，如圖5（a）中，時(shí)，便可以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，源節(jié)點(diǎn)分配64%的總發(fā)送功率，而其余發(fā)送功率分配給中繼，從而取得最優(yōu)系統(tǒng)安全性能。此外，從圖5中我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的結(jié)果：當(dāng)NS增大，η減小，即隨著源節(jié)點(diǎn)天線數(shù)的增大，源節(jié)點(diǎn)分配的功率越??；當(dāng)NR增大，η減小，即隨著中繼天線數(shù)的增大，源節(jié)點(diǎn)分配的功率也越小。這是由于當(dāng)NS和NR增大，中繼正確解碼的概率增大，利用協(xié)同中繼的天線選擇能夠獲得更好的安全性能，因此，功率分配向中繼偏移。

圖2　 給定ND=2和NE=1，安全中斷概率Pout在不同NS和NR條件下隨SNR變化的趨勢(shì)

圖3 給定NS=2和NR=2，安全　 中斷概率Pout在不同ND和NE　　條件下隨SNR變化的趨勢(shì)

圖4 不同RDm條件下，安全中斷　概率outP隨SNR變化的趨勢(shì)

5　　結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)M IMO協(xié)同中繼系統(tǒng)，研究了在Nakagam i-m信道下，采用自適應(yīng)解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼和機(jī)會(huì)式傳輸方法的物理層安全傳輸技術(shù)。對(duì)所提方案進(jìn)行了系統(tǒng)安全性能的理論分析，得到了安全中斷概率的閉合表達(dá)式，并進(jìn)一步進(jìn)行了漸近性能分析，給出了系統(tǒng)的安全分集階數(shù)，設(shè)計(jì)了最優(yōu)功率分配方案。仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性，驗(yàn)證了通過(guò)增加合法節(jié)點(diǎn)的天線數(shù)可顯著改善系統(tǒng)安全性能，并分析了Nakagam i-m信道參數(shù)對(duì)系統(tǒng)安全性能的影響。

圖5　 安全中斷概率隨功率分配因子變化的趨勢(shì)

［1］ WYNER A D. The w ire-tap channel［J］. Bell System Technical Journal， 1975， 54（8）: 1355-1387.

［2］ LAI L and El GAMAL H. Cooperative secrecy: the relayeavesdropper channel［C］. Proceedings of IEEE International Sym posium on Inform ation Theory， Nice， 2007: 931-935. doi: 10.1109/ISIT.2007.4557343.

［3］ SHRESTHA A P and KWAK K S. Secure opportunistic schedu ling w ith transmit antenna selection［C］. Proceedings of IEEE 24th International Sym posium on Personal Indoor and M obile Rad io Comm unications （PIMRC）， London， 2013: 461-465. doi: 10.1109/PIMRC.2013.6666180.

［4］ LANEMAN J N， TSE D N C， and WORNELL G W. Cooperative diversity in w ireless networks: efficient protocols and outage behavior［J］. IEEE Transactions on Information Theory， 2004， 50（12）: 3062-3080. doi: 10.1109/TIT.2004. 838089.

［5］ WANG L， ELKASHLAN M， HUANG J， et al. Secure transm ission w ith antenna selection in M IMO Nakagam i-m fading channels［J］. IEEE Transactions on W ireless Communications， 2014， 13（11）: 6054-6067. doi: 10.1109/ TWC.2014.2359877.

［6］ YEOH P L， ELKASHLAN M， DUONG T Q， et al. Transm it antenna selection for interference management in cognitive relay networks［J］. IEEE Transactions on Vehicular Technology， 2014， 63（7）: 3250-3262. doi: 10.1109/TVT.2014. 2298387.

［7］ YANG N， YEOH P L， ELKASHLAN M， et al. Transm it antenna selection for security enhancement in M IMO w iretap channels［J］. IEEE Transactions on Comm unications， 2013，61（1）: 144-154. doi: 10.1109/TCOMM.2012.12.110670.

［8］ YANG N， ELKASHLAN M， YEOH P L， et al. Multiuser M IMO relay networks in Nakagam i-m fading channels［J］. IEEE Transactions on Communications， 2012， 60（11）: 3298-3310. doi: 10.1109/TCOMM.2012.081412.110463.

［9］ DUONG T Q， BAO V N Q， and ZEPERN ICK H J. On the performance of selection decode-and-forward relay networks over Nakagam i-m fading channels［J］. IEEE Communications Letters， 2009， 13（3）: 172-174. doi: 10.1109/LCOMM.2009. 081858.

［10］ IKKI S S and AHMED M H. Performance analysis of adaptive decode-and-forward cooperative diversity networks w ith best-relay selection［J］. IEEE Transactions on Comm unications， 2010， 58（1）: 68-72. doi: 10.1109/TCOMM. 2010.01.080080.

［11］ HUANG J and SW INDLEHURST A L. Cooperative jamm ing for secu re commun ications in M IMO relay networks［J］. IEEE Transactions on Signal Processing， 2011， 59（10）: 4871-4884. doi: 10.1109/TSP.2011.2161295.

［12］ CHEN X， LEI L， ZHANG H， et al. Large-scale M IMO relaying techniques for physical layer security: AF or DF？［J］. IEEE Transactions on W ireless Communications， 2015， 14（9）: 5135-5146. doi: 10.1109/TWC.2015.2433291.

［13］ ALVES H， BRANTE G， SOUZA R D， et al. On the performance of secure full-duplex relaying under com posite fading channels［J］. IEEE Signal Processing Letters， 2015，22（7）: 867-870. doi: 10.1109/LSP.2014.2374994.

［14］ ZOU Y， WANG X， and SHEN W. Optimal relay selection for physical-layer security in cooperative w ireless networks［J］. IEEE Journal on Selected Areas in Communications， 2013，31（10）: 2099-2111. doi: 10.1109/JSAC.2013.131011.

［15］ WU N E and LI H J. Effect of feedback delay on secure cooperative networks w ith joint relay and jammer selection［J］. IEEE W ireless Communications Letters， 2013， 2（4）: 415-418. doi: 10.1109/WCL.2013.051513.130110.

［16］ GRADSHTEYN I S and RYZHIK I M. Tab le of Integrals，Series， and Products［M］. New York: Academ ic Press， 2007: 1-1161.

趙睿：男，1980年生，副教授，研究方向?yàn)闊o(wú)線通信信號(hào)處理、協(xié)作通信和物理層安全.

林鴻鑫：男，1991年生，碩士生，研究方向?yàn)閰f(xié)作通信和物理層安全技術(shù).

賀玉成：男，1964年生，教授，研究方向?yàn)闊o(wú)線通信、信道編碼、協(xié)作無(wú)線通信等.

彭盛亮：男，1982年生，講師，研究方向?yàn)闊o(wú)線通信和認(rèn)知無(wú)線電.

周林：男，1982年生，講師，研究方向?yàn)闊o(wú)線通信、信道編碼和編碼調(diào)制技術(shù).

Secrecy Performance Analysis of M IMO Decode-and-forward Relay System s in Nakagam i Channels

ZHAO Rui①②LIN Hongxin①HE Yucheng①②PENG Shengliang①ZHOU Lin①
①（Ximen Key Laboratory of Mobile Multimedia Communications， Huaqiao University， Xiam en 361021， China）
②（The State Key Laboratory of Integrated Services Notworks， Xidian University， Xi，an 710071， China）

The physical layer security performances of low-com p lexity opportunistic transm ission strategy based on mu ltip le antenna are investigated for cooperative adaptive decode-and-forward relaying system in Nakagam i-m fading channels. To fu lly utilize the antenna diversity gain to imp rove the system security performance， the transm itting nodes apply the transm it antenna selection strategy， and the receiving nodes app ly the maximal ratio combining strategy. The closed-form exp ressions of secrecy outage p robability are derived， the asym ptotic analysis of secrecy performance is further provided， and the secrecy diversity order are also obtained. Simulation results verify the correctness of theoretical analysis and identify the effects of several system parameters on the secrecy perform ance of the opportunistic transm ission strategy. It is shown that the system secrecy perform ance can be greatly im proved by increasing the num ber of antennas at the legitimate nodes and increasing the Nakagam i fading channel parameters of legitimate channels.

W ireless communication； Physical layer security； Adaptive decode-and-forward； Nakagam i-m fading channel； Secrecy outage probability

s: The National Natural Science Foundation of Ch ina （61401165， 61362018， 61302095）， The Natu ral Science Foundation of Fujian P rovince （2015J01262， 2014J01243）， Science and Technology Innovation Platform Funds of Fujian Province（2012H 2002）

TN92

A

1009-5896（2016）08-1913-07

10.11999/JEIT151236

2015-11-05；改回日期：2016-03-21；網(wǎng)絡(luò)出版：2016-05-24

趙睿rzhao@hqu.edu.cn

國(guó)家自然科學(xué)基金（61401165， 61362018， 61302095），福建省自然科學(xué)基金（2015J01262， 2014J01243），福建省科技創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目（2012H2002）