[发明专利]基于中继选择的不可信中继双向传输网络安全传输方法

说明书

本发明提供了一种基于中继选择的不可信中继双向传输网络安全传输方法，兼顾性能和复杂度，在多天线、多不可信中继的应用场景下，选择性能最好的不可信中继，并采用双向波束形成来保证未选中的中继都不能接收到有用信号，进而提高系统的可靠安全传输性能。本发明在降低复杂度的基础上，在性能上也有与和速率最大的中继选择方案很逼近。

技术领域

本发明涉及一种双向传输中继网络中的信息传输方法。

背景技术

近年来，由于无线通信的开放性，使无线信号很容易被窃听、篡改和干扰，从而给用户的安全通信带来极大的威胁，无线网络的安全性问题受到了越来越多的关注。与传统加密机制不同，物理层安全(Physical-Layer Security)具有较低的计算复杂度和节省时间与频谱资源的优点。由于改善无线通信的可靠性、安全性问题变得越来越迫切，物理层安全在理论研究与实际应用中都得到了广泛的重视。

随着物理层安全和协作中继技术的发展，将协作中继引入物理层安全模型引起了越来越多的关注。在多中继网络中，多数采用所有中继节点都参与协作传输，这样做的缺点是信道条件恶劣的中继依然占用着系统资源，对系统性能的提高十分有限，甚至会由于干扰管理失效降低系统的性能。因此，如何选取中继也是一个值得关注的问题。进一步考虑中继节点本身是不可信的，如何设计有效的可靠安全传输方案变得更为复杂。因此，针对多天线、多不可信中继应用场景，开展基于不可信中继选择方案设计，对提升系统可靠安全传输性能有着重要的意义。

文献1“Yan S,Peng M,Wang W,et al.Relay self-selection for securecooperative in Amplify-And-Forward networks[C].international conference oncommunications,2012:581-585.”针对存在单个窃听节点可信中继单向传输网络，研究了基于安全容量最大化的中继选择策略，分析了可达安全容量和安全中断概率。

文献2“Ibrahim D H,Hassan E S,Eldolil S A,et al.A New Relay and JammerSelection Schemes for Secure One-Way Cooperative Networks[J].WirelessPersonal Communications,2014,75(1):665-685.”针对单窃听者和多窃听者两种条件下的可信中继单向传输网络，研究了DF多中继网络中的部分协同策略，一部分中继用来译码-转发信号，另一部分用来发射干扰信号干扰窃听节点的窃听。

文献3“Wang W,Teh K C,Li K H,et al.Relay Selection for SecureSuccessive AF Relaying Networks With Untrusted Nodes[J].IEEE Transactions onInformation Forensics and Security,2016,11(11):2466-2476.”针对单向传输不可信中继网络，提出了不同的不可信中继对选择方案，并推导了安全中断概率的确切表达式。

文献4“B.Zhong and Z.Zhang.Secure Full-Duplex Two-Way RelayingNetworks With Optimal Relay Selection[J].IEEE Communications Letters,2017,21(5):1123-1126.”针对存在窃听节点的双向传输中继网络(Two Way Relay Network,TWRN)，分析了窃听者存在的安全中断概率，并且采用max-min优化原则来选择最优中继，但是残余自干扰的影响限制了保密性能。