[发明专利]一种目的用户加扰的功分能量采集中继安全传输方法

说明书

本发明公开的一种目的用户加扰的功分能量采集中继安全传输方法，该方法包括：在第一时隙，中继从所有目的用户节点中选择一个信道功率增益最大的用户节点作为合法用户进行服务，剩余未被选中的目的用户均作为潜在的窃听用户，信源将有用信息发送给中继，合法用户发送加扰信号给中继，中继节点将接收到信号的部分功率用于能量采集，剩余的另一部分功率用于接收来自信源发送的有用信息和合法用户发送的加扰信号；在第二时隙，中继接收到的信号广播给信宿，所述信宿包含合法用户和潜在的窃听用户。本发明通过合理的将协作加扰技术与信能同传技术相结合，使得窃听信道的接收信噪比降低，提升了网络的安全性能，从而保障了信息的安全传输。

技术领域

本发明专利涉及无线通信和物理层安全领域，特别涉及一种目的用户加扰的功分能量采集中继安全传输方法。

背景技术

加扰技术是一项广泛应用的技术，它适用于中继网络，在中继网络里，目的用户节点发送加扰信号给中继，中继经过处理放大转发加扰信号广播至信宿(也即目的用户)，由于目的节点已知加扰信号，故可进行消除，而窃听用户无法提前获知加扰信号信息，进而达到干扰的效果，从而提高了通信系统的安全性能。

多用户分集是一项广泛应用的技术，它利用了在无线通信环境下不同用户所处的独立衰落信道的特性。这一理念也被应用于中继网络中，该中继网络中的中继会协助信源数据，使之传输到信宿节点，这会扩大了蜂窝小区的覆盖或者提高了通信系统的吞吐量。在中继网络，为了利用多用户分集技术，要在信宿节点里机会式选取最佳的点对点信道质量即最佳的信噪比作为目的用户，这种机会式调度的方法提高了系统的性能以及分集增益。

近几年，对于无线网络中信能同传技术的研究受到了广泛关注，对于不便于大规模采用有线供能的中继网络，比如传感器网络，传统的方法是采用电池供电，但是造成后期的网络维护成本较高，需要定期更换电池或者给电池充电。无线信能同传技术显著延长了多节点网络的生命周期，鉴于此，对于采用信能同传技术的协同中继网络的研究显得十分必要。另外，在此信能同传中继网络中，同时考虑应用机会式用户选择技术，可进一步提升了网络安全性能。

为此，本发明人深入研究无线通信和物理层安全技术，提出了一种目的用户加扰的功分能量采集中继安全传输方法。

发明内容

本发明的技术目的在于提出一种目的用户加扰的功分能量采集中继安全传输方法，通过合理的将协作加扰技术与信能同传技术相结合，使得窃听信道的接收信噪比降低，提升了网络的安全性能，从而保障了信息的安全传输。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种目的用户加扰的功分能量采集中继安全传输方法，该方法应用于多用户中继网络中，所述多用户中继网络包括信源、中继以及多个目的用户节点，所有节点均为单天线，其中中继为无源节点；所述传输方法具体包括：

在第一时隙，中继从所有目的用户节点中选择一个信道功率增益最大的用户节点作为合法用户进行服务，剩余未被选中的目的用户均作为潜在的窃听用户，信源将有用信息发送给中继，合法用户发送加扰信号给中继，中继节点将接收到信号的部分功率用于能量采集，剩余的另一部分功率用于接收来自信源发送的有用信息和合法用户发送的加扰信号；

在第二时隙，中继接收到的信号经放大处理，并利用采集的所有能量将信号广播给信宿，所述信宿包含合法用户和潜在的窃听用户。

所述传输方法具体包括以下步骤：

步骤1：中继采用可变增益放大转发协议，在第一时隙中，中继从所有目的用户节点中选择一个信道功率增益最大的用户节点作为合法用户进行服务，则合法用户表示为其中U＝{U₁,...,U_M}表示为M个目的用户的集合，表示中继与信宿间信道系数；目的用户中剩余未被选中的用户均作为潜在的窃听用户，则窃听用户表示为其中表示中继与潜在窃听用户间信道系数；