[发明专利]基于机会式无线能量采集非可信中继网络安全传输方法

说明书

本发明公开了一种基于机会式无线能量采集非可信中继网络安全传输方法，应用在非可信中继网络安全传输系统，所述系统包括一个信源节点S、一个能量受限中继节点R、一个友好型干扰节点FJ，以及K个目的节点D_k(k∈{1,...,K})；系统中所有的节点都配置单根天线，且工作在半双工模式；信源节点到目的节点的信息传输过程在一个时隙T内完成。本发明方法中在协作中继上采用TPSR协议可提高能量采集效率，此外，采用一个外部干扰节点发送人工噪声进行协同干扰和采用机会调度(opportunistic scheduling，OS)策略从多用户分集网络中选择第N^th个最佳的目的节点作为信息接收节点，可以很好评价系统网络的安全传输性能。

技术领域

本发明涉及无线通信和物理层安全领域，特别涉及基于机会式无线能量采集非可信中继网络安全传输方法。

背景技术

传统的协作中继通信网络中，考虑存在外部窃听节点对系统的干扰，而忽略了系统内部存在的非可信设备，这极大地限制了系统的安全传输性能。同时，现有的文献中，协作通信网络只研究了物理层安全问题，或者是限能节点的无线能量采集，并没有同时研究能量受限非可信中继节点的能量采集和安全通信问题。此外，大多数的通信网络中接收终端一般只有单个目的节点或者是从多用户分集网络中随机选择一个用户作为合法的信息接收端，并没有采用机会式多用户选择方案选择第N^th个最佳目的节点，因此不能很好评价系统网络的安全传输性能。而且，当前的无线能量采用网络中采用线性能量采集方法，其能量采集效率为一个固定常数，并不能很好的描述系统中能量采集电路的非线性特性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于机会式无线能量采集非可信中继网络安全传输方法，保证了信息传输的安全性；提高了信息传输速率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

应用在非可信中继网络安全传输系统，所述系统包括一个信源节点S、一个能量受限中继节点R、一个友好型干扰节点FJ，以及K个目的节点D_k(k∈{1,...,K})；系统中所有的节点都配置单根天线，且工作在半双工模式；信源节点到目的节点的信息传输过程在一个时隙T内完成；传输方法包括：

在第一时隙αT，中继节点将接收的信号功率当中一部分βP_R用于能量采集，剩余的(1-β)P_R用于信息接收；其中P_R表示中继上接收到总信号功率，β表示功率分配系数(0β1)，α表示时间切换系数(0α1)；

在第二时隙(1-α)T，中继节点利用采集到的能量将接收的信息通过放大转发协议发送到选择的第N^th个最佳目的节点；

计算出合法链路和窃听链路的相关信干燥比；

根据合法链路和窃听链路信干噪比，解析出非可信中继网络安全传输系统的遍历安全速率；

在非线性能量采集模型下，最大化非可信中继网络安全传输系统的可达安全速率。

优选的，在第一时隙，R上采集到的总能量E表示为：

E＝η(βP_S|h₀|²+βP_J|g₀|²)αT

其中，η∈(0,1)表示为能量转换效率因子；P_S表示信源传输信息到中继节点的功率；h₀表示S到R之间链路的信道增益；P_J表示友好型干扰节点发送人工噪声降低非可信中继节点的窃听信道容量的功率；g₀表示FJ到R之间链路的信道增益；在不失一般性的情况下，假设时间块T归一化为T＝1；

R接收的信息为：