[发明专利]一种缓存辅助的多中继传输系统中基于能效的安全传输方法

权利要求书

1.一种缓存辅助的多中继传输系统中基于能效的安全传输方法，其特征在于，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K个数据包，假设窃听结点E的位置是随机的，并且在每个传输时隙窃听结点E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)数据传输前，发送结点A首先将数据包进行RS编码，得到M个编码包；

2)传输的第一阶段，在每个传输时隙，发送结点A根据中继选择方法选择一个中继R_m作为数据接收端；中继选择方法为：从N条发送结点到中继的链路A→R_j中，选择瞬时信道增益最大的中继，所选中继R_m为：

其中为链路A→R_j的瞬时信道增益；

3)发送结点A根据功率控制方法确定发送功率的大小，然后将一个编码包发送至步骤2)所选的中继R_m；功率控制方法为，根据发送结点A与步骤2)所选中继R_m之间链路的瞬时信道增益确定当前时隙的发送功率，发送结点A的瞬时发送功率为：

其中为平均发送功率，ρ为平均发送信噪比，σ为接收端可实现的恒定接收信噪比；该系统中任意两个结点之间的信道均为瑞利衰落信道，因此发送结点A与中继R_j之间的信道增益服从参数为λ_AR的指数分布，则σ的数值满足以下公式：

其中λ_AR为通信链路A→R_j的信道增益的参数；

4)重复步骤2)和步骤3)，直到M个编码包全部被传输到中继端，此时第一阶段传输结束；

5)传输的第二阶段，在每个传输时隙，根据中继选择方法选择一个中继R_n作为数据发送端；中继选择方法为：从N条中继到接收结点B的链路R_j→B中，选择瞬时信道增益最大的中继，所选中继R_n为：

其中为链路R_j→B的瞬时信道增益；

6)中继R_n根据功率控制方法确定当前的发送功率，并从本地存储的未被发送过的编码包中选择一个发送至接收结点B；功率控制方法为，根据步骤5)所选中继R_n和接收结点B之间链路的瞬时信道增益确定当前时隙的发送功率；由于中继与接收结点B之间的信道增益服从参数为λ_RB的指数分布，因此发送功率的大小为：

式中，λ_RB为通信链路R_j→B的信道增益的参数；

7)重复步骤6)和步骤7)，直到K个编码包被接收结点B接收。

2.根据权利要求1所述的一种缓存辅助的多中继传输系统中基于能效的安全传输方法，其特征在于，在两个传输阶段，在全部M个编码包中有M-K个编码包被传输过一次，K个编码包被传输过两次；由于窃听结点E在两个阶段均有概率接收到编码包，因此，对于仅发送过一次的编码包，每个编码包被窃听结点E接收到的概率为：

其中，λ_AE为通信链路A→E的信道增益的参数；

对于发送过两次的编码包，窃听结点E采用最大比合并译码，提高译码成功的概率；进行最大比合并后，每个编码包的实际接收信噪比为两个接收信号的信噪比之和，则每个编码包被窃听结点E接收的概率为：

其中：

式中，λ_RE为通信链路R_j→E的信道增益的参数；

当窃听结点E接收到的编码包数大于等于K时即可完成译码，破译得到全部数据包；因此窃听结点E的破译概率为：