[发明专利]一种中继协作非正交多址接入系统及信息传输方法

说明书

本发明属于协作中继系统及基于该类系统的信息传输方法，为解决目前中继协作非正交多址接入系统的物理层安全解决方案，仅考虑了中继放大转发和解码转发的物理层安全性能，没有考虑如何降低窃听者解码能力，导致系统安全性能较差的技术问题，提供一种中继协作非正交多址接入系统及信息传输方法，其中，本发明提出了一种增加友好干扰器节点的系统及信息传输方法，考虑使用能量收集技术，以及在系统中通过使用人工噪声技术干扰窃听者，使系统能量消耗降低、安全吞吐量性能增强。

技术领域

本发明属于协作中继系统及基于该类系统的信息传输方法，具体涉及一种中继协作非正交多址接入系统及信息传输方法。

背景技术

非正交多址接入技术因其高带宽效率、高公平性和大容量显示出了巨大的优越性，成为5G通信中非常有前景的多址接入方式。与传统的正交多址接入系统不同，非正交多址接入系统在发送端采用功率复用技术，将多个用户信号在相同的时域、频域和码域进行叠加发送，在接收端利用串行干扰消除接收机实现正确解调。为了进一步提高非正交多址接入系统的性能，提出了协作非正交多址接入来降低中断概率，提高分集顺序。现有的研究工作主要涉及两种形式的协作非正交多址接入，第一种是使用一个专用的中继节点为距离源较远的用户转发信号；第二种是将较强的用户作为较弱的用户的中继节点。

由于无线信道的广播特性，无线网络的安全性能也面临着巨大的挑战。提高物理层安全是一种重要的方法，利用无线信道的固有特性(如衰落、噪声和干扰)，确保窃听者不能利用物理层上的合法信息。在物理层安全解决方案中，协作干扰是利用其他节点发出人工噪声干扰窃听，因此，被认为是对抗窃听的有效技术。

Jianchao Chen等人在“Physical Layer Security for Cooperative NOMASystems”(IEEE Trans.Veh.Technol.2018,67,4645–4649.)文章中公开了一种中继协作非正交多址接入的物理层安全研究，仅考虑了中继放大转发和解码转发的物理层安全性能，没有考虑如何降低窃听者的解码能力，导致系统安全性能较差。

发明内容

本发明为解决目前中继协作非正交多址接入系统的物理层安全解决方案，仅考虑了中继放大转发和解码转发的物理层安全性能，没有考虑如何降低窃听者解码能力，导致系统安全性能较差的技术问题，提供一种中继协作非正交多址接入系统及信息传输方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种中继协作非正交多址接入系统，包括一个信源节点、一个中继节点、一个近目的节点、一个远目的节点和一个窃听节点，其特殊之处在于，还包括一个友好干扰器节点；

所述友好干扰器节点分别与所述信源节点和所述窃听节点之间通过传输链路通讯；

所述信源节点、友好干扰器节点、中继节点、近目的节点、远目的节点和窃听节点各配置单根天线；

所述信源节点和远目的节点之间，以及信源节点与窃听节点之间均通过中继协助传输信号。

本发明还提供了一种如上所述中继协作非正交多址接入系统的信息传输方法，用于降低窃听节点接收信号进行信息解码的能力，其特殊之处在于，包括以下步骤：

S1，在每一个传输周期开始前，通过导频传输的两步信道估计方案，估计每一个信道的信道状态预测信息；

S2，根据相应信道状态预测信息，所述信源节点分别向所述中继节点、所述近目的节点和所述友好干扰器节点发送混叠信号；

S3，所述近目的节点对接收的混叠信号进行信息解码，中继节点和友好干扰器节点分别从环境射频信号中获取能量，进行能量收集；同时，中继节点对接收到的混叠信号进行信息解码，并将解码结果发送至近目的节点和远目的节点；