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Complexity-aware relay selection for 5G large-scale secure two-way relay systems
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资源说明：5G大规模安全双向中继系统的复杂性感知中继选择研究是针对第五代（5G）大规模双向放大前向（TWR-AF）中继系统的中继选择问题，特别是针对拥有大量中继和窃听者的场景。本研究提出了一种新的分布式中继选择标准，即低复杂度中继选择准则（LRSC），旨在最大化整体保密性能。使用LRSC时，不需要计算源节点的接收信噪比（SNRs）、进行信道估计以及了解中继与窃听者之间的链接知识。特别地，中继的选择是基于接收到的中继功率和源与窃听者链接的平均知识。这些低复杂性的特性使得LRSC对于大规模5G网络来说更具吸引力。此外，还呈现了保密中断概率以及窃听者密度对保密性能的影响，并获得了一些有用的见解。模拟结果显示了我们中继选择设计的有效性。
为了更深入地理解本文提到的关键知识点，我们可以从以下几个方面展开：
1. 5G网络及关键技术
第五代移动通信技术（5G）旨在提供更高的数据传输速率、更低的延迟、更高的系统容量以及更大规模的设备连接能力。为了达到这些目标，5G网络采用了多项关键技术，比如超密集网络、大规模MIMO、新型无线传输技术以及网络功能虚拟化等。
2. 中继传输与放大前向技术
中继传输技术是无线通信中扩展传输覆盖范围和提高信号质量的一种手段。在双向中继系统中，放大前向（AF）技术是实现中继转发的关键技术之一。这种技术下，中继节点接收到信号后，放大并转发给接收端，目的是在信号传输过程中尽量减少噪声和干扰的影响。
3. 安全双向中继系统
在双向中继系统中，安全问题显得尤为重要，因为信号传输的开放性导致更容易被恶意监听。本研究中关注的安全双向中继系统特别提出了利用物理层安全来增强通信的保密性，它确保了通信过程中的信息内容即使在被窃听的情况下也无法被解读。
4. 复杂性感知中继选择
中继选择问题通常涉及算法复杂度的问题。在大规模网络中，节点数量庞大，传统的中继选择算法可能因为过高的计算复杂度而难以应用。复杂性感知中继选择准则（LRSC）就是为了解决这一问题而设计的。这种中继选择标准不仅考虑了中继节点对信号的接收功率，还综合考虑了源节点与窃听者之间的链接信息，以此来实现低复杂度的中继选择过程。
5. 保密性能的评价
研究中使用了多种指标来评价保密性能，其中包括保密中断概率和窃听者密度对保密性能的影响。保密中断概率是指在给定时间点，保密性能低于某个特定阈值的概率。而窃听者密度则反映了在某个区域内可能存在的窃听者数量。这些指标是评估双向中继系统安全性的重要因素。
6. 模拟结果与应用前景
本研究通过模拟实验验证了低复杂度中继选择准则（LRSC）的有效性。模拟结果表明，提出的LRSC在不增加计算负担的情况下，能够有效地提升系统的整体保密性能，这对于未来的5G大规模网络部署具有重要的应用前景。此外，该研究成果也能为其他网络安全领域提供借鉴和参考。
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