[發明專利]基于目的用戶加擾的時分能量采集中繼安全傳輸方法

有效

• 申請號: 201710494794.5
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107404743B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 趙睿;方嘉佳;賀玉成
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: H04W40/12
• 分類號: 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

本發明公開的基于目的用戶加擾的時分能量采集中繼安全傳輸方法，該方法包括：在第一時隙，中繼將通過能量采集技術將其收到的射頻信號轉化為能量；在第二時隙，中繼從多個目的用戶中選擇一個信道功率增益最大的目的用戶作為合法用戶進行服務，剩余未被選中的目的用戶作為潛在的竊聽用戶，信源將有用信息發送給中繼，合法目的用戶發送加擾信號給中繼；在第三時隙，中繼接收到的信號經放大處理后，再利用在第一時隙獲得的能量將信號廣播給信宿，所述信宿包含所選的合法用戶和潛在的竊聽用戶。本發明通過合理的將協作加擾技術與時分能量采集技術相結合，使得竊聽信道的接收信噪比降低，提升了網絡的安全性能，從而保障了信息的安全傳輸。

技術領域

本發明專利涉及無線通信和物理層安全領域，特別涉及基于目的用戶加擾的時分能量采集中繼安全傳輸方法。

背景技術

加擾技術是一項廣泛應用的技術，它適用于中繼網絡，在中繼網絡里，目的用戶節點發送加擾信號給中繼，中繼經過處理放大轉發加擾信號廣播至信宿(也即目的用戶)，由于目的節點已知加擾信號，故可進行消除，而竊聽用戶無法提前獲知加擾信號信息，進而達到干擾的效果，從而提高了通信系統的安全性能。

多用戶分集是一項廣泛應用的技術，它利用了在無線通信環境下不同用戶所處的獨立衰落信道的特性。這一理念也被應用于中繼網絡中，該中繼網絡中的中繼會協助信源數據，使之傳輸到信宿節點，這會擴大了蜂窩小區的覆蓋或者提高了通信系統的吞吐量。在中繼網絡，為了利用多用戶分集技術，要在信宿節點里機會式選取最佳的點對點信道質量即最佳的信噪比作為目的用戶，這種機會式調度的方法提高了系統的性能以及分集增益。

近幾年，對于無線網絡中信能同傳技術的研究受到了廣泛關注，對于不便于大規模采用有線供能的中繼網絡，比如傳感器網絡，傳統的方法是采用電池供電，但是造成后期的網絡維護成本較高，需要定期更換電池或者給電池充電。無線信能同傳技術顯著延長了多節點網絡的生命周期，鑒于此，對于采用信能同傳技術的協同中繼網絡的研究顯得十分必要。另外，在此信能同傳中繼網絡中，同時考慮應用機會式用戶選擇技術，可進一步提升了網絡安全性能。

為此，本發明人深入研究無線通信和物理層安全技術，提出了基于目的用戶加擾的時分能量采集中繼安全傳輸方法。

發明內容

本發明的技術目的在于提出基于目的用戶加擾的時分能量采集中繼安全傳輸方法，通過合理的將協作加擾技術與時分能量采集技術相結合，使得竊聽信道的接收信噪比降低，提升了網絡的安全性能，從而保障了信息的安全傳輸。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方法如下：

基于目的用戶加擾的時分能量采集中繼安全傳輸方法，該方法應用于多用戶中繼網絡中，所述多用戶中繼網絡包括信源、中繼以及多個目的用戶節點，所有節點均為單天線，其中中繼為無源節點；其特征在于，所述傳輸方法包括：

在第一時隙，中繼將通過能量采集技術將其收到的信源發送的射頻信號轉化為能量；

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

在第三時隙，中繼接收到的信號(包括有用信號和加擾信號)經放大處理后，再利用在第一時隙獲得的能量將信號廣播給信宿，所述信宿包含所選的合法用戶和潛在的竊聽用戶。

由于合法目的節點已知加擾信號，合法目的用戶可將其從接收信號中消除，而其他竊聽用戶則會被加擾信號影響，不能獲得有用信息。

所述傳輸方法具體包括以下步驟：