[发明专利]物理层安全通信中的信能同传中继传输方法

说明书

本发明公开了一种物理层安全通信中的信能同传中继传输方法，其实现步骤为：1)源节点发送能量信号，不可靠中继节点和目的节点收集能量，并计算最优能量收集时间比例α_H；2)在第一个(1‑α_H)T/2时隙内，源节点发送信息信号x_s，目的节点发送干扰信号x_z，不可靠中继节点接收信号；3)在第二个(1‑α_H)T/2时隙内，不可靠中继节点转发接收到的混合信号，目的节点接收信号；4)目的节点对不可靠中继节点转发的混合信号进行自干扰消除，并对干扰消除后的信号进行信息检测。本发明能够有效的延长中继网络的网络寿命，且实现复杂度低、传输安全性高，可用于物理层安全中继协作通信系统。

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种物理层安全通信中的信能同传中继传输方法。

背景技术

由于无线传输的广播特性，信息传输面临着被未授权的窃听节点窃听的风险。传统的加密技术通过网络高层密钥的产生与交互，来保证信息传输的安全性。但是，这通常是以节点的计算能力有限为前提，且系统的复杂度和信令开销较大。物理层安全通信根据信息论的观点，充分利用无线信道的物理层特性，使得窃听节点在不能获得有效信息的前提下，合法节点能够成功接收信源所发送的通信内容，从而引起了广泛关注。

另一方面，基于周围环境的无线电信号进行能量采集在节能减排的绿色通信背景下应运而生。该技术融合通信技术及输电技术，旨在实现信息与能量的并行传输，接收端解码信息的同时实现能量收集，从而有效地利用了能量资源，延长了设备寿命，具有深远的实际意义。

电子科技大学提出的专利申请CN 104093143A(公开曰：2014.10.08)公开了一种用于物理层安全的自适应协作通信方法，具体步骤是：首先，使用二进制编码方式，将协作中继的转发信号进行编码；其次，在集合中随机产生N_set个范围在的非负整数；最后，对集合中的元素进行迭代重组，产生新的集合，直至选出使协作通信系统获得最大安全速率的元素。该技术方案存在的不足是：首先，该方法采用迭代重组的方法对中继的放大转发和噪声转发两种模式进行选择，其计算复杂度较高；其次，该方法在协作传输阶段采用多中继模式，其功率开销较大且能量资源利用率低，不利于实现。

西安交通大学提出的专利申请CN 104469952A(公开曰：2015.03.25)公开了一种基于最优功率分离的无线信能同传中继网络中的传输方法，具体步骤是：中继节点进行信道估计；源节点以固定功率向中继节点发送信号，中继节点根据信道估计的结果以最优策略动态调整分配给能量接收与信息传输的功率分离比率，得到能量接收与信息传输的最优功率分离比率ρ^*及1-ρ^*；中继节点能量接收与信息传输的最优功率分离比率ρ^*及1-ρ^*进行能量的接收及信号的转发；目的节点对中继节点转发的信号进行信息检测。该方法存在的不足是：首先，该方法中继节点在每一次传输周期内均需要信道估计，信令信息的传输给中继系统带来额外的能量开销；其次，该方法采用变化的最优功率分离比率ρ^*及1-ρ^*，使得中继节点的功率放大器工作在较大的线性功率放大范围，其电路设计复杂度较高，不易于实现。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明旨在提出一种物理层安全通信中的信能同传中继传输方法，通过动态调整分配给能量接收及信息传输的最优时隙比例，并通过目的节点发送干扰信号来降低不可靠中继节点的接收信噪比，从而获得更优的传输性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

物理层安全通信中的信能同传中继传输方法，包括至少一个源节点和目的节点，以及至少一个不可靠中继节点；所述方法包括如下步骤：