[发明专利]一种基于能量收集的两跳多中继网络安全传输方法

说明书

本发明公开了一种基于能量收集的两跳多中继网络安全传输方法，传输私密信息和干扰信息；中继R_i和R_j采用能量收割机制收割部分接收传输的干扰信息能量，中继R_i采用放大转发中继协议转发私密信息和干扰信息，中继R_j采用解码转发方案发送新的干扰信息，接收端和窃听端均收到中继传输信息，通过设计干扰信息，消除干扰对合法用户影响，完成源节点私密信息的安全传输。采用本发明方法提升了网络的能量效率，延长了中继工作时间。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及无线通信网络安全传输的方案设计，具体涉及一种基于能量收集的两跳多中继网络安全传输方法。

背景技术

由于无线通信网络的广播特性，任何在通信网络传输范围内的用户都可以收到信息，因此无线通信网络面临着窃听的威胁。然而传统的上层密钥加密技术假设窃听节点的计算能力有限，不能应对未来窃听节点硬件发展的威胁。物理层安全技术利用无线信道的物理特征来保护信息，可以很好的满足未来通信网络安全传输需求。

协作中继和协作干扰是两种常用的物理层安全方案。在协作中继方案中，中继节点协助合法用户提升网络的合法传输速率；在协作干扰方案中，协作节点采用干扰机制干扰窃听节点接收合法信息。此外，目前也有方案联合协作中继和协作干扰来提升网络的安全性。然而，目前已有的协作安全传输方案中，干扰信息会干扰合法用户接收信息，降低了合法用户的传输速率，从而也降低了网络的安全性。因此，针对干扰信息带来的不利影响，本专利提出一种基于能量收集的两跳多中继网络安全传输方案，消除干扰在合法节点的影响，从而适应下一代网络安全传输的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于能量收集的两跳多中继网络安全传输方法，消除干扰在合法节点的影响，消除干扰影响，从而提升用户的安全性；同时，利用收集到的能量作为发射功率，对私密信息进行保护，提高两跳多中继网络的私密性能和能量效率，从而适应下一代网络安全传输的需求。

本发明采用以下技术方案：

一种基于能量收集的两跳多中继网络安全传输方法，包括以下步骤：

S1、传输私密信息和干扰信息；

S2、中继R_i和R_j采用能量收割机制收割部分接收步骤S1传输的干扰信息能量，中继R_i采用放大转发中继协议转发私密信息和干扰信息，中继R_j采用解码转发方案发送新的干扰信息，接收端和窃听端均收到中继传输信息，通过设计干扰信息，消除干扰对合法用户影响，完成源节点私密信息的安全传输。

具体的，步骤S1中，私密信息的安全速率为：

R_sec＝(C_ab-C_ae)⁺

其中，(a)⁺＝max(0,a)，C_ab为接收端的认知传输速率，C_ae为窃听端的认知信息解码速率。

具体的，中继R_i处接收到步骤S1的信息为：

其中，β₁为R_i处的功率分割系数，P_s为发送端的传输功率，α为发送端的功率分配系数，h_ai为发送端到中继R_i的路径增益，x_s为归一化的认知私密信息，x_j为归一化的干扰信息，n_i为R_i处的接收噪声；

根据能量收割机制，中继R_i处收集的能量：