[发明专利]一种基于安全协作NOMA网络的中继选择方法

说明书

本发明公开了一种基于安全协作NOMA网络的中继选择方法，克服了安全协作NOMA网络中现有中继选择方法技术仍需改进的问题。该发明含有以下步骤：一：对安全协作NOMA通信场景建立系统模型；二：根据传统两阶段中继选择方法，确定系统的整个通信传输过程；三：引入协作干扰后确定一种新的中继选择方法；四：针对该中继选择方法的系统安全传输性能，以保密中断概率为指标推出理论表达式；五：将该中继选择方法的理论保密中断概率值与实际值进行对比。该技术通过蒙特‑卡洛仿真实验将提出的中继选择方法实际的保密中断概率值与理论分析值进行对比，证实了理论分析的正确性，进一步表明了可行性。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种基于安全协作NOMA网络的中继选择方法。

背景技术

随着无线通信技术和物联网的飞速发展，未来有更多用户设备接入到网络中，频谱资源短缺问题变得日益严重，于是非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access，NOMA)技术应运而生。NOMA技术通过利用叠加编码技术和串行干扰消除技术能够极大地提高频谱效率。然而，随着更多用户接入到网络中，无线信息传输的安全问题无法得到保障，未经授权的第三方用户可以利用无线信道的广播特性来窃取有价值的信息。研究表明，物理层安全技术可以作为传统加密方法的替代和补充方法，能够保障信息的安全传输，因此，很有必要研究NOMA网络中的物理层安全问题。另外，协作中继技术能够很好地对抗信道衰落效应，有助于改善NOMA网络中的安全性能。在多中继场景中，考虑到系统开销的限制以及给所有中继分配相互正交的信道所造成的频谱资源浪费，因此需要进行机会式中继选择。当存在外部窃听时，如何进行合理的中继调度使得系统的开销和保密性能达到最优的问题亟待解决，因此这就涉及到中继选择问题。

在多中继协作NOMA场景下，会议期刊文献《Enhancing the Physical LayerSecurity of Cooperative NOMA System》中提出了一种两阶段中继选择策略，在保证远用户的目标速率情况下来最大化近用户的保密速率，推导证明了该策略能够实现更低的保密中断概率，并且能够实现满分集增益。

但是该技术方案仍存在不足，并不能保证合法链路和窃听链路之间的信道质量差异总能满足目标保密速率要求，主要存在以下问题：当窃听用户拥有更强的解码能力时，该中继选择策略在高信噪比区域所实现的系统安全性能会随着信噪比的增大而下降，这是由于在高信噪比区域，在解码远用户信号时的信干噪比会达到一个峰值，而窃听节点处的信噪比却会稳步上升，从而导致合法主链路与非法窃听链路之间的信道容量差逐渐减小，系统发生保密中断。

针对以上问题，亟需提出一种新的中继选择方法来进一步提升协作NOMA网络中的无线信息传输安全。

发明内容

本发明克服了安全协作NOMA网络中现有中继选择方法技术仍需改进的问题，提供一种传输安全的基于安全协作NOMA网络的中继选择方法。

本发明的技术解决方案是，提供一种具有以下步骤的基于安全协作NOMA网络的中继选择方法：含有以下步骤：

步骤一：对安全协作NOMA通信场景建立系统模型；

步骤二：根据传统两阶段中继选择方法，确定系统的整个通信传输过程；

步骤三：引入协作干扰后确定一种新的中继选择方法；

步骤四：针对该中继选择方法的系统安全传输性能，以保密中断概率为指标推出理论表达式；

步骤五：将该中继选择方法的理论保密中断概率值与实际值进行对比，验证理论分析正确性，并与传统中继选择方法进行性能对比。