[发明专利]一种全双工协作加扰安全传输方法

说明书

本发明涉及一种基于直达路径最优用户选择的全双工协作加扰安全传输方法，在第一时隙，信源节点发送信息到中继节点和目的用户节点，同时，从所有目的用户节点中选择一个接收信噪比最大的用户节点作为合法用户节点，其他目的用户节点为窃听用户节点；合法用户节点发送干扰信号到中继节点以及窃听用户节点；在第二时隙，中继节点采用可变增益放大转发协议将其在第一时隙接收到的信息进行放大，并将该信息转发到目的用户节点，合法用户继续发送加扰信号到窃听用户节点。本发明能够降低窃听信道的接收信噪比，保障信息的安全传输。

技术领域

本发明涉及无线通信物理层安全领域，具体涉及一种基于直达路径最优用户选择的全双工协作加扰安全传输方法。

背景技术

物理层安全从信息论的角度出发，充分利用无线信道的各种传播特性，在物理层来解决通信过程中的信息安全问题。与密钥加密的方式相比，物理层安全有着很多优点，比如无需复杂度很高的算法、有着明确的安全性能评判标准等等。在数据保密方面，物理层安全技术作为密钥加密技术的一个补充或替代，己经受到了越来越多的关注。通过在物理层对信息进行处理，可以从根本上确保信息的安全性。因此，物理层安全问题的研究是无线通信信息安全发展的必然趋势，是进一步提高信息安全性的有效途径。

协作加扰技术是一项广泛应用的技术，它适用于中继网络，在中继网络里，目的节点发送加扰信号给中继，中继经过处理放大转发加扰信号广播至信宿，由于目的节点已知加扰信号，故可进行消除，而窃听者无法提前获知加扰信号信息，进而达到干扰的效果，从而提高了通信系统的安全性能。

在全双工通信系统中，全双工节点可以同时发送和接收信息，显著提升了传输速率。目前，在进行相关调研后发现，在现有的关于物理层安全性能研究工作中，缺乏将协作加扰技术、多用户分集技术以及全双工技术这三种技术方案互相融合的相关研究工作。有鉴于此，本发明人提出了一种基于直达路径最优用户选择的全双工协作加扰安全传输方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于直达路径最优用户选择的全双工协作加扰安全传输方法，其能够降低窃听信道的接收信噪比，保障信息的安全传输。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于直达路径最优用户选择的全双工协作加扰安全传输方法，其应用于多用户中继网络中，该多用户中继网络包含信源节点、中继节点以及多个目的用户节点，所有节点均为单天线，且中继节点为无源节点，所述目的用户节点采用全双工工作模式；所述传输方法包括第一时隙和第二时隙的传输，

在第一时隙，从所有目的用户节点中选择一个接收信噪比最大的用户节点作为合法用户节点，其他目的用户节点为窃听用户节点；

信源节点发送信息到中继节点和目的用户节点，同时合法用户节点发送干扰信号到中继节点以及窃听用户节点；

在第二时隙，中继节点采用可变增益放大转发协议将其在第一时隙接收到的信息进行放大，并将该信息转发到目的用户节点，合法用户继续发送加扰信号到窃听用户节点。

在第一时隙，基于信源节点到目的用户的链路选择一个信噪比最大的用户节点作为合法用户节点。

所述传输方法具体包括以下步骤：

步骤1、在第一时隙，从所有目的用户节点中选择一个接收信噪比最大的用户节点作为合法用户节点，其他用户节点为窃听用户节点，则合法用户节点为其中K＝{K₁,...,K_M}，表示为 M个目的用户的集合，M为信宿的数量，表示信源节点与目的用户节点间的信道系数；窃听用户节点为其中，表示信源与潜在窃听者间的信道系数；