[发明专利]一种基于最优功率分配的安全协作中继选择方法和系统

权利要求书

1.一种基于最优功率分配的安全协作中继选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，将安全协作通信系统中能成功译码源节点信号的中继节点纳入中继节点集合Θ；所述安全协作通信系统包括一个源节点、一个目的节点、N个中继节点和R个窃听节点，所述安全协作通信系统采用Nakagami-m信道，假设能成功译码来自源节点信号的中继节点为M个，则M≤N，M、N和R均为大于零的整数；

步骤S2，测量并计算所需参数，所需参数包括所述中继节点集合Θ中的中继节点i到所述目的节点的链路在Nakagami-m信道下的波形参数中继节点i到窃听节点j的链路在Nakagami-m信道下的波形参数中继节点i到所述目的节点的链路的信噪比均值中继节点i到窃听节点j的链路在Nakagami-m信道下的平均功率参数以及窃听节点j处的噪声功率其中所述中继节点i表示中继节点集合Θ中第i个中继节点，且i≤M，窃听节点j表示第j个窃听节点，且j≤R，i和j均为大于零的整数；

步骤S3，根据步骤S2的计算结果，计算并选取数据转发中继节点k，所述数据转发中继节点k为进行数据中继转发的中继节点k，且所述中继节点k表示中继节点集合Θ中第k个中继节点，k为大于零的整数且k≤M；

其中，步骤S3中，计算每个所述窃听节点对应的待选择中继节点k_j，k_j表示第j个窃听节点对应的待选择中继节点；其中

且

为对应第j个窃听节点的中继节点i的安全容量，为中继节点i到目的节点的链路的容量均值；为中继节点i到窃听节点j的链路的容量均值；B为安全协作通信系统的带宽；Γ()为伽马函数；为中继节点i到目的节点的链路在Nakagami-m信道下的波形参数；为中继节点i到窃听节点j的链路在Nakagami-m信道下的波形参数；为中继节点i到窃听节点j的链路在Nakagami-m信道下的平均功率参数；为中继节点i到目的节点的链路的信噪比；为中继节点i到窃听节点j的链路的信噪比；为中继节点i到目的节点的链路的信噪比均值；为中继节点i到目的节点的链路的发射功率；为中继节点i到目的节点的链路的平均功率限制；为中继节点i到窃听节点j的链路在窃听节点j处的噪声功率；为中继节点i到目的节点的链路的中断门限；由确定；为Nakagami-m信道下的概率密度函数；

当所述窃听节点为一个时，此时R＝1，j＝1，计算得出的该窃听节点对应的待选择中继节点k₁即为所述数据转发中继节点k。

2.根据权利要求1所述的基于最优功率分配的安全协作中继选择方法，其特征在于，步骤S1中，所述窃听节点为除所述源节点、所述中继节点和所述目的节点之外的其他节点，所述窃听节点接收不到来自所述源节点的直接链路信号，所述窃听节点只能窃听到来自所述中继节点的信号，所述源节点、所述目的节点、所述中继节点和所述窃听节点均配置导频信道。

3.根据权利要求1所述的基于最优功率分配的安全协作中继选择方法，其特征在于，当所述窃听节点为多个时，即R≥2时，计算每个所述窃听节点对应的待选择中继节点k_j；

当计算出的所有窃听节点对应的待选择中继节点相同时，则所有窃听节点对应的待选择中继节点即为所述数据转发中继节点k；

当计算出的所有窃听节点对应的待选择中继节点各不相同时，选择待选择中继节点中安全容量最大的中继节点为所述数据转发中继节点k；

当计算出的所有窃听节点对应的待选择中继节点中有部分相同的待选择中继节点时，求相同待选择中继节点的安全容量的和值以及剩余不相同待选择中继节点的安全容量，选择所述安全容量的和值或者安全容量值最大的待选择中继节点为所述数据转发中继节点k。

4.根据权利要求1所述的基于最优功率分配的安全协作中继选择方法，其特征在于，步骤S3中，当中继节点i到目的节点的链路的信噪比值低于中断门限时，中继节点i停止传输数据。