1.一种考虑信息传输安全的低能耗中继功率分配方法,其特征在于,包括步骤:S1、获取节点参数信息库;
S2、将消息传输过程分为两个时隙工作,并分别计算得到中继、目的节点及窃听者处接收的信息速率表达式;
S3、根据中继、目的节点及窃听者处接收的信息速率表达式计算得到平均保密速率表达式;
S4、以平均保密速率、中继发送功率、信任度为约束,最小化总消耗功率为目标建立优化模型;
S5、基于优化模型,计算得到中继干扰信号功率取值范围、中继发送消息功率取值范围以及中继总消耗功率表达式;
S6、基于中继干扰信号功率取值范围、中继发送消息功率取值范围以及中继总消耗功率表达式,求解中继干扰信号功率极值表达式;
S7、基于中继干扰信号功率极值表达式,求解得到中继最佳干扰信号功率表达式、中继最佳消息发送功率表达式;
S8、基于节点参数信息库、中继最佳干扰信号功率表达式、中继最佳消息发送功率表达式计算得到最佳干扰信号功率、最佳消息发送功率;
S9、基于计算得到的最佳干扰信号功率、最佳消息发送功率进行功率分配;
步骤S2中,中继处接收的信息速率Rsi表达式为:其中,Ps表示发送者s发送功率,gsi表示发送者s和中继i之间的信道系数, 表示中继i处的加性高斯白噪声方差;
步骤S2中,目的节点处接收的信息速率Rid表达式为:c
其中,Pi表示中继i的消息发送功率,gid表示中继i与目的节点d之间的信道系数, 表示目的节点d处的加性高斯白噪声方差;
步骤S2中,窃听者处接收的信息速率Re表达式为:j
其中,gse表示发送者s和窃听者e之间的信道系数,Pi表示中继i接收到信号时发送的干扰信号功率,gie表示中继i和窃听者e之间的信道系数, 表示窃听者e处的加性高斯白噪声方差;
步骤S3中,平均保密速率表达式为:αi[min(Rsi,Rid)‑Re],其中,αi表示中继i的信任度;
步骤S4中,优化模型具体为:s.t.
c j
0<Pi+Pi≤Pmax (5‑2)
0≤αi≤1 (5‑3)
其中,式(5‑1)代表平均保密速率约束, 表示平均保密速率的下限,式(5‑2)表示中继i的发送功率约束,Pmax表示中继i发送功率的上限,式(5‑3)表示信任度约束;
步骤S5中,包括步骤:
S5.1、考虑中继处接收的信息速率大于目的节点处接收的信息速率,即Rsi>Rid,则中继ci的消息发送功率Pi应满足以下两个条件:j
S5.2、将式(2)、式(3)代入式(5‑1),若中继i发送的干扰信号功率Pi满足:c
则可获得中继i的消息发送功率Pi取值为:t
中继i的总消耗功率Pi为:
t c j
Pi=Pi+Pi (9);
步骤S6中,包括步骤:
S6.1、计算中继干扰信号功率的一阶导数如下:S6.2、令式(10)等于零,中继干扰信号功率极值表达式为j*
步骤S7中,中继最佳干扰信号功率Pi 表达式为:c*
步骤S7中,将式(12)代入式(8),可得中继最佳发送功率Pi 表达式为: