[发明专利]蜂窝网络中基于中断预测和有限反馈的喷泉编码安全传输方法

权利要求书

1.一种蜂窝网络中基于中断预测和有限反馈的喷泉编码安全传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

蜂窝网络中的基站和用户分别作为源节点Alice及目的节点Bob，将蜂窝网络中的恶意用户作为窃听节点Eve，源节点Alice、目的节点Bob及窃听节点Eve均配置单根天线，源节点Alice的发射功率为P，源节点Alice、目的节点Bob及窃听节点Eve的接收机加性噪声功率均为N₀，在第t时隙内，节点i和节点j之间的信道系数服从循环对称复高斯分布，即i≠j，i，j∈{A，B，E}，表示信道的统计分布参数，A表示源节点，B为目的节点，E为窃听节点，设则服从参数为的指数分布；信道系数满足一阶马尔科夫模型，为实现源节点Alice与目的节点Bob之间的可靠及安全通信，源节点Alice采用喷泉编码策略发送数据包，具体的，源节点Alice将原始文件等分为K个源数据包，记作(u₁，u₂，...，u_K)；源节点Alice再根据K个源数据包产生一系列喷泉编码数据包(v₁，v₂，...)；然后将每个喷泉编码数据包v_k通过信道编码产生待发送数据包p_k，然后将待发送数据包p_k发送给目的节点Bob；

具体操作过程为：

1)在第t-1时隙，目的节点Bob根据收到的待发送数据包p_t-1尝试解码出喷泉编码数据包v_t-1，当目的节点Bob物理层解码成功时，则保存喷泉编码数据包v_t-1并将其用于后续喷泉码的解码，同时将反馈参数FB_deco赋值为1；当目的节点Bob物理层解码未成功解码时，则将v_t-1丢弃，同时将反馈参数FB_deco赋值为0，然后目的节点Bob基于第t-1时隙的信道系数对第t时隙信道发生中断的概率P_out进行预测；

设τ₀为最大中断概率阈值，当P_out＞τ₀，则令反馈参数FB_out＝1，否则，则令反馈参数FB_out＝0，然后目的节点Bob通过反馈信道将包含FB_deco及FB_out的2比特信息反馈给源节点Alice；

2)源节点Alice根据目的节点Bob的反馈参数FB_deco更新当前已经被目的节点Bob成功接收的喷泉编码数据包集合以及未成功接收的喷泉编码数据包集合u；

3)源节点Alice根据目的节点Bob的反馈参数FB_out确定第t时隙的喷泉编码策略，当FB_out为0时，源节点Alice从未成功接收的喷泉编码数据包集合u中随机选出一个数据包u_n，p，然后利用成功接收的喷泉编码数据包集合中所有已解码的数据包{u_d，1，u_d，2，...，u_d，k}构造喷泉编码数据包v_t；当FB_out为1时，Alice利用所有源数据包构造喷泉编码数据包v_t，最后源节点Alice对喷泉编码数据包v_t进行信道编码产生待发送数据包p_t，然后将待发送数据包p_t发送给目的节点Bob；

4)目的节点Bob接收待发送数据包p_t，然后转至步骤1)中，直至完成第t时隙的信息传输为止。

2.根据权利要求1所述的蜂窝网络中基于中断预测和有限反馈的喷泉编码安全传输方法，其特征在于，步骤1)中τ₀的选取准则为：

其中，R表示A的信息发送速率；ρ_AB表示信道系数与之间的相关系数，SNR表示平均信噪比。