[發(fā)明專利]基于目的用戶加擾的時(shí)分能量采集中繼安全傳輸方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710494794.5
• 申請(qǐng)日: 2017-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN107404743B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙睿;方嘉佳;賀玉成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華僑大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W40/12
• 分類號(hào): H04W40/12;H04W40/22;H04W52/24;H04W52/26;H04W52/34;H04W52/46;H04W72/04;H04W72/08
• 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.基于目的用戶加擾的時(shí)分能量采集中繼安全傳輸方法，該方法應(yīng)用于多用戶中繼網(wǎng)絡(luò)中，所述多用戶中繼網(wǎng)絡(luò)包括信源、中繼以及多個(gè)目的用戶節(jié)點(diǎn)，所有節(jié)點(diǎn)均為單天線，其中中繼為無(wú)源節(jié)點(diǎn)；其特征在于，所述傳輸方法包括：

在第一時(shí)隙，中繼將通過能量采集技術(shù)將其收到的信源發(fā)送的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為能量；

在第二時(shí)隙，中繼從多個(gè)目的用戶中選擇一個(gè)信道功率增益最大的目的用戶作為合法用戶進(jìn)行服務(wù)，剩余未被選中的目的用戶作為潛在的竊聽用戶，信源將有用信息發(fā)送給中繼，合法目的用戶發(fā)送加擾信號(hào)給中繼；

在第三時(shí)隙，中繼接收到的信號(hào)經(jīng)放大處理后，再利用在第一時(shí)隙獲得的能量將信號(hào)廣播給信宿，所述信宿包含所選的合法用戶和潛在的竊聽用戶；

所述傳輸方法具體包括以下步驟：

步驟1，在第一時(shí)隙中，中繼將接收到的信源的射頻信號(hào)通過能量采集技術(shù)轉(zhuǎn)化為能量，該過程中，中繼接收信號(hào)的表達(dá)式為其中P_S1為第一時(shí)隙信源的發(fā)送功率，d_SR為信源到中繼的距離，ρ表示路徑損耗因子，h_SR為信源至中繼的信道參數(shù),X_S為單位方差信源信號(hào)，n_R1表示單位方差的加性白高斯噪聲；

步驟2，中繼采用可變?cè)鲆娣糯筠D(zhuǎn)發(fā)協(xié)議從多個(gè)目的用戶中選擇一個(gè)信道功率增益最大的目的用戶作為合法用戶進(jìn)行服務(wù)，則合法用戶表示為其中U＝{U₁,...,U_M}，表示為M個(gè)目的用戶的集合，M為信宿的數(shù)量，表示中繼與信宿間信道系數(shù)；剩余未被選中的目的用戶作為潛在的竊聽用戶，則竊聽用戶表示為其中表示中繼與潛在竊聽用戶間信道系數(shù)；

步驟3，在第二時(shí)隙中，信源將有用信息發(fā)送給中繼，合法用戶發(fā)送加擾信號(hào)給中繼，中繼接收信號(hào)的表達(dá)式為其中P_S2為第二時(shí)隙信源的發(fā)送功率，P_J為加擾信號(hào)的發(fā)送功率，d_RB為中繼到所選合法目的用戶的距離，h_RB為中繼至所選合法目的用戶的信道參數(shù)，X_J為單位方差加擾信號(hào)，n_R2表示單位方差的加性白高斯噪聲；

定義第二時(shí)隙信源發(fā)送功率與加擾信號(hào)的發(fā)送功率之間的關(guān)系為P_S2＝βP和P_J＝(1-β)P，其中β為發(fā)送功率分配因子，且β≥0，P為信源發(fā)送功率，且P_S1＝P_S2+P_J＝P；

步驟4，在第一時(shí)隙中，中繼在第一時(shí)隙采集的能量表示為其中α表示時(shí)間分配因子，0α1，η表示進(jìn)行無(wú)線能量采集時(shí)的能量轉(zhuǎn)換效率因子，T表示三個(gè)時(shí)隙傳輸?shù)目倳r(shí)長(zhǎng)；并且，第一時(shí)隙中繼采集的能量全部用于第三時(shí)隙的信息傳輸；

步驟5，在第三時(shí)隙中，當(dāng)信號(hào)用于能量采集之后，且中繼處于半雙工的工作模式下，中繼的發(fā)送功率表示為所以中繼的發(fā)送功率為

步驟6，在第三時(shí)隙中，中繼將接收到的信號(hào)廣播給信宿，則信宿接收信號(hào)表達(dá)式為其中i為信宿節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，為中繼到信宿之間的距離，為中繼至信宿之間的信道參數(shù)，中繼采用可變?cè)鲆娣糯筠D(zhuǎn)發(fā)信息，則：

中繼放大因子為所以信宿接收信號(hào)表達(dá)式化為：

其中表示單位方差的加性白高斯噪聲；

所選合法用戶的接收信號(hào)表達(dá)式為：

所選合法用戶的接收信噪比為：

潛在竊聽用戶接收信號(hào)表達(dá)式為：

其中為中繼到潛在竊聽用戶之間的距離，表示單位方差的加性白高斯噪聲；

竊聽用戶的接收信號(hào)表達(dá)式為：

其中d_Rε為中繼到竊聽用戶之間的距離，h_Rε表示中繼與竊聽用戶間信道系數(shù)；

竊聽用戶的接收信噪比為：

其中d＝|h_Rε|²P_R，

中繼將按照以上發(fā)送功率和信噪比接收到的信號(hào)廣播給信宿。