[發明專利]一種基于時分能量采集的半雙工中繼網絡安全傳輸方法

有效

• 申請號: 201611175915.1
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106714174B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發明（設計）人: 趙睿;方嘉佳;聶志巧;譚星
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: H04W12/08
• 分類號: H04W12/08;H04W40/12;H04W40/22;H04L5/16;H02J50/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

1.一種基于時分能量采集的半雙工中繼網絡安全傳輸方法，其特征在于，所述半雙工中繼網絡包括信源節點、中繼節點和若干個信宿節點，各節點均配置單天線，中繼為無源節點且采用可變增益放大轉發協議，信號的安全傳輸過程分為三個時隙完成，具體包括：

在第一時隙中，中繼節點將接收到的信源節點發送的射頻信號通過能量采集技術轉化為能量；

在第二時隙中，信源節點將有用信號發送給中繼節點；

在第三時隙中，中繼節點使用第一時隙內所采集到的能量將第二時隙中接收到的信號廣播給信宿節點；并從所述若干個信宿節點中選取一個接收信噪比最大的節點作為合法用戶進行服務，獲取中繼網絡基于瞬時安全速率的安全吞吐量的最優值；

中繼節點在第一時隙內采集到的能量表示為：

其中，0<α<1，α表示時間分配因子，η表示進行無線能量采集時的能量轉換效率因子，T表示三個時隙傳輸的總時長，P_S表示信源節點的發送功率，d_SR表示信源節點到中繼節點的距離，ρ表示路徑損耗因子，h_SR表示信源節點至中繼節點的信道參數；

在第二時隙內，信源節點將有用信息發送給中繼節點，中繼節點接收到的信號表示為：

其中，X_S表示單位方差信源信號，n_R表示單位方差的加性白高斯噪聲；

在第三時隙內，信宿節點接收到的中繼節點發送的信號表示為：

其中，i為信宿節點的數量，表示中繼節點到信宿節點之間的距離，表示中繼節點與信宿節點間信道系數，表示單位方差的加性白高斯噪聲；

在第三時隙中，信宿節點的接收信噪比表示為：

中繼節點從所述若干個信宿節點中選取一個接收信噪比最大的節點作為合法用戶進行服務，包括：

選取接收信噪比最大的節點作為合法用戶，合法用戶表示為其中M表示中繼網絡中信宿節點的數量，表示使目標函數取最大值時的i的取值；

其他的信宿節點作為潛在的竊聽用戶，中繼網絡竊聽速率由所有竊聽用戶中接收信噪比最大的竊聽用戶決定，該竊聽用戶表示為其中，表示除合法用戶的其他用戶；

中繼網絡基于瞬時安全速率的安全吞吐量表示為：

τ＝(1-α)C_S

其中，C_S表示中繼網絡瞬時安全速率，表示表示合法用戶的瞬時安全速率，合法用戶的接收信噪比；C_ε表示信噪比最大的竊聽用戶的瞬時安全速率，γ_ε表示該竊聽用戶的接收信噪比；

通過二分法獲取中繼網絡基于瞬時安全速率的安全吞吐量的最優值；具體如下：

令△α＝0.01，左區間α_min＝0，右區間α_max＝1，閾值∈＝0.001，安全吞吐量τ針對時間分配因子α的數值微分形式為

當時，判斷是否大于0，如果是，將α_min賦值給m，否則將α_max賦值給m，將m代入公式進行循環判斷；直至當時，將α賦值給m；

根據所述α獲得安全吞吐量的最優值。