Nâng cao tốc độ truyền tin bảo mật trong hệ thống vô tuyến chuyển tiếp trên cơ sở ứng dụng quy hoạch DC
Luận án tập trung giải quyết thách thức bảo mật truyền tin trong hệ thống vô tuyến, đặc biệt là trước mối đe dọa thám mã lượng tử và hạn chế tài nguyên tính toán. Đề tài ứng dụng Bảo mật dữ liệu tầng vật lý (Physical Layer Security – PLS), một phương pháp không sử dụng mật mã, dựa trên lý thuyết thông tin và xử lý tín hiệu để đạt bảo mật hoàn thiện. PLS khai thác các đặc trưng vật lý của kênh vô tuyến như fading, tạp, nhiễu và mã kênh, mang lại ưu điểm về độ phức tạp tính toán thấp, tiết kiệm tài nguyên và không yêu cầu hệ thống quản lý, phân phối khóa.
Mặc dù PLS được khởi xướng từ năm 1975 và các tiến bộ gần đây trong kỹ thuật truyền tin theo búp sóng đã đáp ứng điều kiện kênh chính tốt hơn kênh nghe lén, các bài toán PLS hiện tại thường có dạng quy hoạch không lồi và chưa có cách giải tìm nghiệm toàn cục tối ưu cho tốc độ truyền tin mật. Luận án này có tính khoa học và thực tiễn cao, đáp ứng nhu cầu bảo mật ngày càng tăng trong cả lĩnh vực quân sự và dân sự.
Mục tiêu chính của luận án là đề xuất các phương pháp giải mới cho các bài toán PLS trong mạng vô tuyến chuyển tiếp hoạt động theo kỹ thuật Giải mã – chuyển tiếp (DF) và Khuếch đại – chuyển tiếp (AF) nhằm nâng cao hiệu suất truyền tin mật. Luận án cũng thử nghiệm đánh giá hiệu suất giữa hai kỹ thuật này và xác định mối quan hệ giữa số trạm chuyển tiếp và trạm nghe lén để tối ưu hóa tốc độ truyền tin mật.
Tính mới khoa học của luận án bao gồm việc đề xuất các giải thuật DCA-DF1E, DCA-DFME, DCA-AF1E và DCA-AFME, ứng dụng quy hoạch DC và giải thuật DCA để nâng cao tốc độ truyền tin mật trong các mạng chuyển tiếp có một hoặc nhiều trạm nghe lén. Các giải thuật này được chứng minh mang lại hiệu suất truyền tin mật tốt hơn và thời gian thực hiện nhanh hơn so với các phương pháp đã công bố. Luận án sử dụng phương pháp luận liên ngành như lý thuyết thông tin, bảo mật thông tin, toán tối ưu và kỹ thuật truyền thông.
Luận án được cấu trúc gồm 03 chương nội dung chính. Chương 1 trình bày tổng quan về bài toán PLS, khái niệm tốc độ truyền tin mật và bốn bài toán quy hoạch phổ biến (DF1E, DFME, AF1E, AFME), cùng với giới thiệu về quy hoạch DC và giải thuật DCA. Chương 2 và Chương 3 lần lượt đi sâu vào việc đề xuất và phân tích các thuật toán DCA-DF1E, DCA-DFME cho mạng DF và DCA-AF1E, DCA-AFME cho mạng AF. Kết quả thực nghiệm trên môi trường Matlab R2017 với công cụ CVX khẳng định tính ưu việt của các thuật toán đề xuất về tốc độ truyền tin mật và hiệu quả tính toán.