[發(fā)明專利]一種全雙工機(jī)會(huì)式中繼的協(xié)議自適應(yīng)切換安全傳輸方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710016694.1
• 申請日: 2017-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN106788661B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙睿;林鴻鑫;李元健;王聰
• 申請（專利權(quán)）人: 華僑大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/155
• 分類號(hào): H04B7/155
• 代理公司: 泉州市文華專利代理有限公司 35205
• 代理人: 張浠娟

1.一種全雙工機(jī)會(huì)式中繼的協(xié)議自適應(yīng)切換安全傳輸方法，其特征在于，該方法在包括信源、中繼、信宿和竊聽者四個(gè)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)中應(yīng)用，且系統(tǒng)信息傳輸在一個(gè)時(shí)隙內(nèi)完成，其中中繼配置了N根天線和，其余節(jié)點(diǎn)均配置單天線，中繼至信宿的信道向量記為方法包括以下步驟：

步驟1，中繼向信宿發(fā)送導(dǎo)頻信息至信宿，信宿估計(jì)出中繼至信宿的信道狀態(tài)信息h₂后，將此信道狀態(tài)信息反饋至中繼，中繼根據(jù)此信道狀態(tài)信息將N根天線區(qū)分成兩組，一組為一根最優(yōu)的發(fā)送天線，該天線能夠使得中繼至信宿的信道增益最大化，即另一組為其余N-1根接收天線；

然后信源再向中繼廣播保密信息，同時(shí)中繼利用N-1根接收天線接收信息，并采用最大比合并信源信息，中繼的接收信號(hào)表示為：

其中，P_S和P_R分別為信源和中繼的信號(hào)發(fā)送功率，h₁為信源到中繼的N-1根接收天線的信道向量，為采用最大比合并的合并向量，x表示保密信號(hào)，h_RR為中繼接收的自干擾信道向量，為自干擾信號(hào)，n_R為中繼接收的1×(N-1)維的加性高斯白噪聲向量，||·||表示對向量求2-范數(shù)，上標(biāo)表示求共軛轉(zhuǎn)置；

接著中繼利用上述最優(yōu)的發(fā)送天線轉(zhuǎn)發(fā)所接收到的保密信息；

步驟2，信宿和竊聽者對步驟1的中繼轉(zhuǎn)發(fā)的保密信息進(jìn)行接收，在中繼向信宿和竊聽者進(jìn)行信息轉(zhuǎn)發(fā)過程中，當(dāng)中繼采用放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議時(shí)，對信宿和竊聽者的接收信號(hào)分別進(jìn)行處理，且將信宿和竊聽者的接收信號(hào)分別表示為：

其中，β(0<β<1)為放大轉(zhuǎn)發(fā)因子，并滿足：

式中，h₃為中繼任意一根天線到竊聽者的信道參數(shù)，n_D和n_E分別表示信宿和竊聽者接收的加性高斯白噪聲，n_D和n_E的方差分別為和E[·]表示求數(shù)學(xué)期望；

步驟3，當(dāng)中繼采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議時(shí)，對信宿和竊聽者的接收信號(hào)進(jìn)行處理，且將信宿和竊聽者的接收信號(hào)分別表示為：

步驟4，計(jì)算在中繼采用放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議時(shí)信宿和竊聽者瞬時(shí)接收信噪比，且將信宿和竊聽者的瞬時(shí)接收信噪比分別表示為：

步驟5，計(jì)算在中繼采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議時(shí)信宿和竊聽者瞬時(shí)接收信噪比，且將信宿和竊聽者的瞬時(shí)接收信噪比分別表示為：

步驟6，依照下式分別計(jì)算當(dāng)中繼采用放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議時(shí)和采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議時(shí)的系統(tǒng)瞬時(shí)安全速率：

C_S＝max{C_D-C_E,0}

其中，當(dāng)中繼采用放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議時(shí)，有當(dāng)中繼采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議時(shí)，有

然后，對系統(tǒng)瞬時(shí)安全速率C_S求數(shù)學(xué)期望，即求系統(tǒng)平均安全速率：將中繼采用放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議和解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議的系統(tǒng)平均安全速率分別記為和

步驟7，中繼根據(jù)信道參數(shù)和h₃，依據(jù)步驟6得出的平均安全速率進(jìn)行安全性能評估：假定信宿和竊聽者的接收噪聲功率一定，當(dāng)時(shí)，表明放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議在該情況下優(yōu)于解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，中繼采用放大轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)信源信息；當(dāng)時(shí)，中繼采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議。