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专利号: 2016102098982
申请人: 华侨大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种信源中继联合发送天线选择的安全传输方法,其特征在于:信源、信宿、中继和窃听者四个通信节点都配置多根天线,并且该窃听者是被动的,即不会主动向其他节点发送信号,其他节点也无法获知窃听信道的信道状态信息,分两个时隙完成安全传输,第一时隙,信源获取来自中继的信道状态信息,并依据该信息选择一根能够使中继接收信噪比最大的天线广播保密信号,其他三个节点采用最大比合并接收信号;第二时隙,中继采用自适应解码转发协议,当中继能够正确进行解码,中继获取来自信宿的信道状态信息,并依据该信息选择一根能够使信宿接收信噪比最大的天线转发保密信号;当中继无法正确进行解码时,信源获取来自信宿的信道状态信息,并依据该信息选择一根能够使信宿接收信噪比最大的天线重发第一时隙的保密信号,信宿和中继采用最大比合并接收信号;NS、ND、NR和NE分别代表信源、信宿、可信中继和窃听者的天线根数,具体包括如下步骤:步骤1、第一时隙,信源获取中继反馈的信道状态信息,并依据该信道状态信息选择一根能够使中继接收信噪比最大的天线,并将该天线记为 其中,信源任一天线到中继的信道系数为hiR,hiR为1×NR向量且满足每一子信道的信道功率增益dSR为信源到中继的欧几里得距离,n为路径损耗指数,||·||表示对向量求2-范数;

信源以天线i*广播保密信号,中继、信宿和窃听者采用最大比合并接收信号,接收的信号分别表示为:其中,P表示信源的发送功率,上标H表示对矩阵求共轭转置,需要注意的是中继、信宿和窃听者所接收信号都来自信源的同一根天线,此处“*”用以区分信源到中继是采用发送天线选择策略,下同,hiD为1×ND向量,hiE为1×NE向量,hiD和hiE表示信源任一天线到信宿和窃听者的信道系数且分别满足每一子信道的信道功率增益 和 dSD和dSE分别是信源到信宿和信源到窃听者的欧几里得距离;x表示保密信号,niR、niD和niE分别表示中继、信宿和窃听者接收到的阶数为NR×1、ND×1和NE×1的加性高斯白噪声向量,且噪声均值依次为 和 E[·]表示求均值,IN表示N阶单位向量,噪声方差依次为 和

步骤2、第二时隙,中继采用自适应解码转发协议,当中继的接收互信息大于等于一个给定阈值Rth时,认为中继能够正确解码转发信源信息;

步骤3、当中继能够正确解码转发时,中继获取来自信宿反馈的信道状态信息,并依据该信息选择一根能够使信宿接收信噪比最大的天线,并将该发送天线记为其中,中继任一天线到信宿的信道系数为gjD,gjD为1×ND向量且满足每一子信道的信道功率增益 dRD为中继到信宿的欧几里得距离,n为路径损耗指数,||·||表示对向量求

2-范数;

中继以天线j*转发保密信号,信宿和窃听者采用最大比合并接收信号,并分别表示为:

其中,gjE为1×NE向量, 和gjE分别为中继用于发送的天线到信宿和窃听者的信道系数且分别满足每一子信道的信道功率增益 和 dRD和dRE分别是中继到信宿和中继到窃听者的欧几里得距离,“*”的含义同上,x表示保密信号,njD和njE分别表示信宿和窃听者接收到的阶数为ND×1和NE×1的加性高斯白噪声向量,且噪声均值依次为和 噪声方差依次为 和步骤4、当中继无法对来自信源的保密信号进行正确解码时,信源获取信宿反馈的信道状态信息,并依据该信息选择一根能够使信宿接收信噪比最大的天线,并将该天线记为其中,信源任一天线到信宿的信道系数为hkD,hkD为1×ND向量且满足每一子信道的信道功率增益 dSR为信源到中继的欧几里得距离;

信源以天线k*重复发送第一时隙的保密信号,此时信宿和窃听者采用最大比合并这一时隙的接收信号,并分别表示为:其中,hkE为1×NE向量, 和hkE分别为信源用于发送的天线到信宿和窃听者的信道系数且分别满足每一子信道的信道功率增益 和 “*”的含义同上,x表示保密信号,nkD和nkE分别表示信宿和窃听者接收到的阶数为ND×1和NE×1的加性高斯白噪声向量,且噪声均值依次为 和 噪声方差依次为 和 。

2.根据权利要求1所述的一种信源中继联合发送天线选择的安全传输方法,其特征在于增加如下步骤,用以揭示系统安全性能或进行系统设计:步骤5、信宿和窃听者的接收信噪比分别表示为

其中, 表示中继的接收信噪比;

步骤6、计算系统的安全容量 对安全容量CS求均值可得平

均安全速率 设定一个阈值RS,并计算概率Pr(CS