[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

说明书

本发明涉及一种基于最优功率分配的安全协作中继选择方法和系统，包括步骤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；步骤S2，测量并计算中继节点集合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到每个所述窃听节点的链路在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到每个所述窃听节点的链路在Nakagami‑m信道下的平均功率参数以及每个所述窃听节点处的噪声功率步骤S3，计算并选取数据转发中继节点k；本发明设计了基于最优用户功率分配的安全协作中继选择方法，具有创新和应用价值，适用于信道不稳定情况下的通信场景，并且适用于多种衰落信道。

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种基于最优功率分配的安全协作中继选择方法和系统。

背景技术

虽然中继协作技术给人类通信带来了很多便利，但由于其传播信道的开放性使得安全传输问题也变得越来越突出。传统保密手段以现代密码学为理论基础,通过密钥和加密算法对信息进行加密。但加密算法并不是完全不可破解的，只要窃听者获取足够多的明文，就可以采用穷举攻击的方法来破译密码，另外秘钥也可能会被泄露，所以这种保密方式遇到了很大的挑战。与此相比，物理层信息安全技术完全依靠物理层的固有特性，如信道的衰落特性和噪声，来实现保密通信，具有更高的可靠性。

基于物理层安全技术的中继选择方案的研究近年来渐渐吸引了学术界的关注，已有相关算法和方案被设计和提出。比如在带有保密限制的条件下利用窃听信道的即时信息或者平均信息建立起来的机会中继选择方案，该种方案选择合法链路与窃听链路的即时信噪比之比最大，或者合法链路的即时信噪比与窃听链路的信噪比方差的比最大的那个中继来转发信息。或者一种带有干扰节点的中继选择方案，该方案在选择中继节点来转发源节点信息的同时，还选择一个干扰节点来专门发送人为的干扰，以降低窃听链路的通信质量。相关的方法还有不少，虽然这些方案已经考虑到了物理层安全的问题，但是它们都没有考虑功率受限下情况下功率分配对中继选择的影响。因此，研究最优功率分配下的安全协作中继选择是非常必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，提供一种基于最优功率分配的安全协作中继选择方法和系统。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于最优功率分配的安全协作中继选择方法，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。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步地，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。