[发明专利]一种缓存辅助的多中继传输系统中基于时延的安全传输方法

说明书

本发明公开了一种缓存辅助的多中继传输系统中基于时延的安全传输方法。本发明使用LT编码，包括两个阶段，第一阶段由发送结点向中继和接收结点广播编码包。当有L个中继接收到足够数量的编码包，能够完成LT译码得到全部数据包后就停止此阶段的传输，以减少传输时延和数据被窃听的概率。在第二阶段，由L个获得了全部数据包的中继首先重新进行LT编码，且仅对未被接收结点获得的数据包进行编码，从而减少冗余传输。在这一阶段，每个时隙根据中继选择方法选择一个中继作为发送端，以提高传输的安全性和传输效率。本发明通过调整第一阶段完成译码的中继数使得实际传输时延满足业务要求，并能够有效的降低窃听结点的数据破译概率，实现高效安全的数据传输。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种缓存辅助的多中继传输系统中基于时延的安全传输方法。

背景技术

缓存辅助中继系统是5G超密集异构网络的重要研究方向之一。借助于临时缓存数据的方式，缓存辅助中继系统打破了传统中继的一发一收的固定模式，并突破了这一模式对系统吞吐量和传输效率的局限性。在缓存辅助中继传输中，中继不必在接收到数据的下一时隙立刻将其发送出去，而是可以临时存储在缓存中，直到链路质量较好时再传送至接收结点，从而使得传输策略能够针对时变信道进行自适应的调整，从而进一步的提高传输性能。随着缓存辅助中继技术的发展，研究者开始对缓存辅助中继系统中的安全传输问题进行相关研究。由于在缓存辅助中继系统中，备选的链路数增加了一倍，因此通过中继选择策略实现的保密容量也随之增加。

在中继辅助的无线通信系统中，中继数的增加可以有效的提高系统容量及传输的稳定性，但是多中继系统也同时面临着更高的能量消耗和更大的传输时延。在无线通信业务中，存在着许多具有时延受限特性的业务，这类业务对传输时延较为敏感，其数据的传输时间受到最大传输时延的限制。一旦实际传输时间超过最大传输时延，则服务质量将会严重降低，甚至可能导致服务被迫中断。利用中继协作通信可以缩短每一跳的传输距离，减少无线传输中可能遭遇的路径损耗，提高传输速率。但是加入中继辅助传输后，数据需要两跳或者多跳传输才能到达接收结点，因而使用中继辅助传输有可能带来功耗与时延方面的增加。因此针对以上问题，研究了面向时延受限业务的缓存辅助多中继安全传输问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的问题，提供了一种缓存辅助的多中继传输系统中基于时延的安全传输方法。针对时延受限业务具有最大传输时延限制的特性，提出了一个基于时延的中继选择策略和传输方案，在保障数据传输安全的前提下，降低传输时延。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：

一种缓存辅助的多中继传输系统中基于时延的安全传输方法，该多中继传输系统包括一个发送结点A、N个中继结点R_j、一个接收结点B和一个窃听结点E，且1≤j≤N，所有结点都配置单副天线，中继工作于半双工模式，并采用译码转发协议，待发送数据被划分为M个数据包，在接收结点B附近存在一个窃听结点E，窃听结点E在每个传输时隙均试图窃听在无线信道中传输的数据；该方法包括以下步骤：

1)首先发送结点A对数据包进行LT编码，得到编码包；

2)在传输的第一阶段，由发送结点A向所有中继结点和接收结点B广播编码包，直到有 L个中继结点接收到足够多的编码包，完成LT译码得到全部数据包，此时停止第一阶段的传输；

3)在传输的第二阶段，获得全部数据包的L个中继重新对进行LT编码，仅对未被接收结点B获得的数据包进行编码；

4)在每个传输时隙，根据中继选择方法选择一个中继结点R_m向接收结点B发送一个编码包；

5)重复步骤4)，直到接收结点B收到足够多的编码包，完成译码得到全部数据包。