[发明专利]一种基于门限和最大化安全容量的中继选择方法

权利要求书

1.一种基于门限和最大化安全容量的中继选择方法，其特征在于步骤：

A、由一个信源节点S、多个中继节点R_k以及一个目的节点D构成两跳协作中继网络，中继节点数为K个，另外，还存在一个窃听者E来截获中继网络通信的信号，且所有的节点都配备有一根天线；

B、在通信的第一个时隙，信源节点S向所有的中继节点R_k发送有用信号x，此时，任意一个中继节点R_k的接收信号为y_SRk；

C、在通信的第二个时隙，所有中继节点将来自信源节点S的接收信号y_SRk放大之后再转发给目的节点D，其接收信号为y_RkD；同时，窃听者E也可以从中继节点R_k截获到信号，其接收信号为y_RkE；然后，根据目的节点D从每个中继节点处接收到的信号分别计算出各自的接收信噪比γ_skd，通过比较接收信噪比γ_skd与门限γ_th之间的大小，选择比门限γ_th大的接收信噪比γ_skd所对应的中继节点，构成中继节点集合S_N，其中，N是满足γ_th＞γ_skd条件的中继节点个数(N≤K)；

D、如果满足条件的中继节点个数N为0，则说明满足条件的中继节点集合为空集，此时，重复C步的操作，直至选出的中继节点个数N≥1，这样可以在一定程度上保证主链路(S→R_k→D)通信的可靠性；

E、窃听者E在候选的中继节点集合S_N中，计算出通过S→R_k→E，R_k∈S_N这一链路窃听者E接收到的信噪比γ_ske以及对应选出候选中继节点的主链路的接收信噪比γ_skd，其中k∈S_N；进而根据这两条链路的接收信噪比来计算出整个通信系统的安全容量C_S＝log₂[(1+γ_skd)/(1+γ_ske)]，通过比较不同候选中继节点对应的安全容量C_S之间的大小，最终选择出一个使得安全容量C_S最大的最佳中继节点，这样可以保证系统通信的安全性。

2.如权利要求1所述的一种基于门限和最大化安全容量的中继选择方法，其特征在于：

所述的B步中，在通信的第一时隙，信源节点S向所有的中继节点R_k发送有用信号x，则任意一个中继节点R_k的接收信号为其中为中继节点R_k处的噪声，h_1k为第一跳链路(S→R_k)的信道增益；

所述的C步中，中继节点将来自信源节点S的接收信号y_SRk放大的具体做法是，根据y_SRk的表达式，可以计算出中继节点的放大倍数G为或者其中P_S，分别为信源节点S和中继节点R_k的发射功率，N₀为噪声的功率，E(·)为求均值操作；然后中继节点R_k将其接收信号y_SRk乘以放大倍数G，完成放大处理之后发送给目的节点D，则目的节点的接收信号为其中n_D为目的节点D处的噪声，其噪声功率也为N₀，h_2k为第二跳链路(R_k→D)的信道增益；此时，根据y_RkD的表达式，当放大增益为固定值时，即可以计算出目的节点的接收信噪比其中，当放大增益为可变时，即可以计算出目的节点的接收信噪比在中继节点R_k将接收到的信号y_SRk完成放大处理之后发送到目的节点D的同时，窃听者E也可以接收到这一信号，则窃听者E接收到的信号为其中n_E为目的节点E处的噪声，其噪声功率也为N₁，h_3k为窃听链路(R_k→E)的信道增益；

所述的E步中，在候选的中继节点中，计算通过S→R_k→E这一链路窃听者E接收到的信噪比γ_ske的具体做法是，根据窃听者E接收到的信号y_RkE的表达式，当放大增益为固定值时，即可以计算出窃听者E的接收信噪比其中当放大增益为可变时，即可以计算出目的节点的接收信噪比然后再根据选出的中继节点所对应的目的节点D的接收信噪比(γ_skd)，即可计算出系统的安全容量为最终，再从候选的中继节点集合中选出使得安全容量最大的一个中继节点R_k*。