[发明专利]基于物理层网络编码中继模型的数据无线安全传输方法

说明书

本发明公开了基于物理层网络编码中继模型的数据无线安全传输方法，主要解决现有模型中因时隙浪费造成的通信效率降低及节点同步实现困难的问题。其实现方案是：1)中继节点广播数据包；2)其他节点根据接收的数据包，确定自身的发送顺序及解码数据包得到对方的数据；3)先发节点发送通信数据包，中继节点根据接收数据包的情况，进行相应操作；4)后发节点发送通信数据包，中继节点根据接收数据包的情况，进行相应操作；5)中继节点对收到的数据包进行物理层网络编码，中继节点广播得到的数据包。本发明通过改变时隙分配，减少了时隙浪费，提高了通信效率，降低了实现复杂度与成本，可用于物理层网络编码中继模型的高效安全传输。

技术领域

本发明属于通信技术领域，特别是涉及一种数据传输方法，可用于物理层网络编码中继模型的高效安全传输。

背景技术

物理层网络编码与无线中继技术的融合已经引起了人们的广泛关注。在无线协同中继技术中，为了获得分集增益，源节点要和协同中继一起发送同一信息的多个信号副本；而在物理层网络编码技术中，也需要中间节点对接收的信息进行处理以获取网络性能的提高。因此比较发现，两者之间可以优势互补，使得这两种技术的融合成为必然。以双向无线中继传输场景为例，节点A与节点B要彼此交换信息，假设二者都不在对方发射机范围内，需借助中继R来转发彼此的信息。目前总共有三种模型：传统中继模型与物理层网络编码中继模型。在传统中继模型下，A发送数据包到R；R再转发给B，需要2个时隙才能完成A到B；同理，B向A发送数据包也需要两个时隙。因此，总共需要4个时隙才能完成一次双向通信。在物理层网络编码中继模型下，A与B在不同时隙向R发送自身数据包；中继R在接收完A与B的数据包后，将两者包进行XOR运算后再广播出去；A与B接收到中继广播数据包后，再将自身发送的数据包与中继广播数据包进行XOR运算后，便可得到对方的数据包。因此，总共需要3个时隙才能完成一次双向通信。通过对比上述三个模型可知，物理层网络编码中继模型相较于传统中继模型，不仅提高了链路容量，而且还有具有一定的抗窃听能力，安全性能好。物理层网络编码中继模型虽然相较于传统中继模型具有优势，但是其时隙过程存在时隙碎片，导致部分空闲时隙无法使用，从而造成时隙资源浪费，通信效率降低。此外，在物理层网络编码中继模型在实现时，节点间同步往往需要利用额外的同步时钟源，造成其实现的复杂度与成本较高。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于物理层网络编码中继模型的数据传输方法，以减少模型在时隙过程中的时隙资源浪费，提高收发双方的通信效率，降低其实现复杂度与成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

1)设中继节点R在通信过程中有两个操作：一是接收其他节点的通信数据包，二是广播中继数据包，该数据包分为两类：第一类仅用于确定其他节点的发送顺序，第二类不仅用于确定其他节点的发送顺序，而且包含其他节点的通信数据；

2)设通过中继节点R相互通信的两个节点为A和B，在通信过程中，每个节点向中继节点R发送包含通信数据的通信数据包，并接收中继发送的数据包，其中通信数据包分为两类：一是先发节点发送的两个先发通信数据包F1与F2，二是后发节点发送的两个后发通信数据包S1与S2；

3)判断A、B节点是否收到中继节点R广播的中继数据包：

若A、B节点收到的中继数据包为第一类数据包，则A、B节点根据该数据包确定自身在接下来时隙中的发送顺序；

若A、B节点收到的中继数据包为第二类数据包，则A、B节点根据该数据包确定自身在接下来时隙中的发送顺序，同时通过解码分别得到对方的数据；

若A、B节点没有收到中继数据包，则A、B节点继续等待接收中继数据包；

4)在A、B节点收到中继数据包后的两个时隙中，由3)确定的先发节点依次在每个时隙内向中继节点R发送两个先发通信数据包F1与F2，并将这两个数据包存储至本地；