[发明专利]一种信道安全传输方法

摘要

本发明公开了一种信道安全传输方法，属于通信技术的技术领域。本发明包括，在预处理中，基于各中继节点在转发信息的过程中所对应的安全容量的最大化优化处理来确定各中继节点在转发信号时的信号权重因子v和人工噪声nJ；当系统工作时，中继节点将所接收的信源信息分别乘上权重因子v，然后再加上人工噪声nJ作为其下一步待传输的信号，即各中继节点在协作转发信号的同时，发送人工噪声。本发明主要应用于物理层安全通信中，提高了系统最大可达安全速率，达到增强系统安全性能的目的。

主权项

一种信道安全传输方法，其特征在于，包括下列步骤：预处理步骤：确定各中继节点关于信源节点S的传输权重因子v和人工噪声nJ：步骤101：任意指定一个接收节点D，源节点S向各中继节点广播发送训练序列信息，中继节点向接收节点传输所接收到的训练序列信息；基于当前信息反馈，确定源节点S到中继节点的信道矢量hSR，中继节点到接收节点的信道矢量hRD，各中继节点的噪声方差接收节点的噪声方差为基于当前信道监测信息，确定各窃听节点Em的总个数M，其中m＝1,…,M；各中继节点到窃听节点Em的部分信道信息以及各窃听节点的噪声方差步骤102：根据公式确定窃听节点接收信号信噪比上界τ的最大值，其中PS表示信源节点S的发送功率PS，PR表示所有中继节点的总功率；矩阵I表示单位矩阵；矩阵h＝diag{hSR}hRD，符号diag{·}表示关于括号中的矩阵的对角线矩阵，矩阵hH为矩阵h的共轭转置矩阵，步骤103：将取值区间[0,τmax]均匀取出K个值，作为所述τ的一维搜索取值，对K个不同取值的τ，分别根据公式：且满足条件：m＝1,…,Mk＝1,…,N计算g(τ)的对应取值，并保存每个不同取值的τ所对应的g(τ)、矩阵的取值；从K个不同取值的τ和g(τ)中，查找使取得最大值所对应的τ，并记录与当前τ所对应的矩阵和为最优矩阵和基于所述最优矩阵和确定所述信源节点S的权重因子v和人工噪声nJ的取值，并存储到各中继节点上；其中，符号tr{·}表示计算括号中的矩阵的对角线元素之和；所述矩阵其中Qv表示权重因子v的协方差矩阵；矩阵其中QJ表示人工噪声nJ的协方差矩阵，且矩阵表示矩阵hRD的共轭转置矩阵，矩阵表示矩阵hSR的共轭转置矩阵；所述矩阵所述量μm为大于0的拉格朗日系数，其中下标用于区分不同的窃听节点；所述其中下标m用于区分不同的窃听节点，常数α∈[0,1]，N表示中继节点的个数；所述矩阵表示矩阵的共轭转置矩阵；所述矩阵Ek的维数与矩阵相同，且矩阵Ek的第k个对角线元素为1，其余对角元素和非对角元素为0，下标k表示中继节点标识符；所述Pk表示第k个中继节点的功率；中继节点传输处理步骤：当各中继节点接收到源信息后，基于源节点所对应的权重因子v和人工噪声nJ，将所述源信息与对应的权重因子v相乘，再加上对应的人工噪声nJ后，向对应的接收节点发送。