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CPGEI (Mestrado): Jamil de Araujo Farhat-19/06/15

Defesa Pública de Mestrado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 19/06/2015
das 09h30 até 12h30
Onde Sede Central: Sala C-301
Nome do Contato Prof. Glauber Gomes de Oliveira Brante
Participantes Prof. Glauber Gomes de Oliveira Brante, Dr. Orientador UTFPR
Prof. Richard Demo Souza, Dr. Co-orientador UTFPR
Banca examinadora:
Prof. Glauber Gomes de Oliveira Brante, Dr. Presidente UTFPR
Prof. Evelio Martin Garcia Fernandez, Dr. UFPR
Prof. Ohara Kerusauskas Rayel, Dr. UTFPR
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Eficiência energética e throughput seguros em decode-and-forward seletivo com alocação de potência distribuída

Resumo: Investiga-se a eficiência energética e o throughput seguros em sistemas de comunicações sem fio cooperativos, em que um par de usuários legítimos (Alice e Bob) são auxiliados por um nó relay e em que a comunicação ocorre na presença de um espião passivo (Eve). Diversos protocolos cooperativos são comparados em relação a estas medidas e a utilização de um algoritmo iterativo e distribuído, baseado no algoritmo Dinkelbach, é utilizado para alocação de potência entre Alice e o relay. A alocação de potência é utilizada visando maximizar a eficiência energética segura, medida em bits/J/Hz, e o throughput seguro, medido em bps/Hz. Em relação aos protocolos, consideramos o caso onde Alice tem conhecimento perfeito do estado instantâneo do canal apenas em relação aos usuários legítimos. Desta forma, empregamos o protocolo Decode-and-Forward Seletivo (SDF), que realiza a escolha entre o melhor tipo de comunicação entre Alice e Bob (comunicação direta ou cooperativa) de forma a aumentar a segurança do sistema. Para comparação, consideramos outros esquemas clássicos de cooperação como o Amplify-and-Forward (AF), Decode-and-Forward Fixo (DF) e o Cooperative Jamming (CJ). Nossos resultados demostram que o SDF supera o AF, o DF e o CJ em grande parte das situações. Contudo, quando a taxa de transmissão aumenta ou quando Eve está muito próxima aos nós legítimos, o CJ apresenta um melhor desempenho.
Palavras-chave: Segurança na Camada Física, Eficiência Energética, Comunicação Cooperativa, Alocação de Potência, Algoritmo Dinkelbach

Secure energy efficiency and throughput in selective decode-and-forward with distributed power allocation

Abstract: We investigate the secure energy efficiency and throughput in cooperative wireless communications systems, in which a pair of legitimate users (Alice and Bob) are assisted by a relay node and the communication occurs in the presence of a passive eavesdropper (Eve). Several cooperative protocols are compared with respect to these measures and the use of an iterative and distributed algorithm, based on Dinkelbach algorithm, are used to power allocation between Alice and the relay. The power allocation are used in order to increase the secure energy efficiency, measured in bits/J/Hz, and secure throughput, measured in bps/Hz. About the protocols, we consider the case where Alice has perfect knowledge just about the instantaneous channel state of the legitimate channel. So, we employ a Selective Decode-and-Forward (SDF) protocol, which chooses the best type of communication between Alice and Bob (direct communication or cooperative) in order to improve security. For comparison, we consider other classical cooperative schemes like the Amplify-and-Forward (AF), the Fixed Decode-and-Forward (DF) and the Cooperative Jamming (CJ). Our results shows that SDF outperforms AF, DF and CJ in most situations. However, when the transmit rate increases or when Eve is close to the legitimate nodes, CJ has a better performance.
Keywords: Physical Layer Security, Energy Efficiency, Cooperative Communication, Power Allocation, Dinkelbach Algorithm

Lista de publicações:

FARHAT, J. A.; BRANTE, G.; SOUZA, R. D.; REBELATTO, J. L., Secure Energy Efficiency of Selective Decode and Forward with Distributed Power Allocation. The 12th International Symposium on Wireless Communication Systems (ISWCS), Bruxelas, Bélgica, 25-28 Agosto, 2015.

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