[發明專利]基于信道狀態信息進行傳輸加密的安全虛擬全雙工中繼方法

有效

• 申請號: 201810496564.7
• 申請日: 2018-05-22
• 公開（公告）號: CN108777610B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 張國梅;孫浩;李國兵;呂剛明;朱瑞芳;孟偉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04L5/14
• 分類號: H04L5/14;H04L5/16;H04L29/06;H04B7/155
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種基于信道狀態信息進行傳輸加密的安全虛擬全雙工中繼傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟：

建立虛擬全雙工中繼系統模型，其中，所述虛擬全雙工中繼系統包括源節點S、目的節點D、半雙工可信中繼R1及半雙工可信中繼R2，同時還存在竊聽節點E，在信息傳輸過程中，半雙工可信中繼R1及半雙工可信中繼R2在前后時隙交替接收及轉發信號，在虛擬全雙工中繼系統模型的主鏈路信道狀態信息已知的條件下，設置信道狀態對比門限t₀，然后源節點S根據信道狀態對比門限t₀對待發送BPSK調制信號w′進行比特反轉加密后傳輸，同時在整個傳輸的首尾時隙，分別利用半雙工可信中繼R2及源節點S發送干擾噪聲；

虛擬全雙工中繼系統總的保密容量C_S為：

其中，P_S為源節點S的發送功率；P_R為半雙工可信中繼的發送功率；h_ij為第i個節點到第j個節點的無線衰落信道；為節點E處的高斯白噪聲，[x]⁺為在0和x二者之間取最大值的運算；

利用二維貪婪搜索的方法求解式(11)，得源節點S、目的節點D、半雙工可信中繼R1及半雙工可信中繼R2的最優發送功率P_S1,P_S2,P_R1及P_R2，在整個信息傳輸的過程中，源節點S、目的節點D、半雙工可信中繼R1及半雙工可信中繼R2均以最優發送功率進行信號的發送。

2.根據權利要求1所述的基于信道狀態信息進行傳輸加密的安全虛擬全雙工中繼傳輸方法，其特征在于，根據信道狀態對比門限t₀對待發送BPSK調制信號w′進行比特反轉加密后傳輸的具體操作為：

在奇數時隙時，源節點S根據源節點S至半雙工可信中繼R1的信道狀態|h_SR1|對待發送BPSK調制信號w′進行加密，得加密后的信息x，然后將加密后的信息x發送至半雙工可信中繼R1中；

在偶數時隙時，源節點S根據源節點S至半雙工可信中繼R2的信道狀態|h_SR2|對待發送BPSK調制信號w′進行加密，得加密后的信息x，然后將加密后的信息x發送至半雙工可信中繼R2。

3.根據權利要求2所述的基于信道狀態信息進行傳輸加密的安全虛擬全雙工中繼傳輸方法，其特征在于，在奇數時隙時，源節點S根據源節點S至半雙工可信中繼R1的信道狀態|h_SR1|對待發送BPSK調制信號w′進行加密的具體操作為：

當|h_SR1|≥t₀，則x＝w′；

當|h_SR1|t₀，則x＝-w′。

4.根據權利要求2所述的基于信道狀態信息進行傳輸加密的安全虛擬全雙工中繼傳輸方法，其特征在于，在偶數時隙時，源節點S根據源節點S至半雙工可信中繼R2的信道狀態|h_SR2|對待發送BPSK調制信號w′進行加密的具體操作為：

當|h_SR2|≥t₀，則x＝w′；

當|h_SR2|t₀，則x＝-w′。

5.根據權利要求1所述的基于信道狀態信息進行傳輸加密的安全虛擬全雙工中繼傳輸方法，其特征在于，

在初始時隙，源節點S向半雙工可信中繼R1發送信息，半雙工可信中繼R2廣播發送干擾噪聲j_R；

在最后一個時隙，半雙工可信中繼R2對前一個時隙接收到的信息進行譯碼，并將譯碼后的信息轉發至目的節點D中，同時源節點S廣播發送干擾噪聲j_S。