一種竊聽環(huán)境下協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會中繼選擇方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種竊聽環(huán)境下協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會中繼選擇方法，建立無線協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)，該無線協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)包含一個源節(jié)點(diǎn)S，一個目的節(jié)點(diǎn)D，M個備選中繼節(jié)點(diǎn)R1,R2,…,RM，以及一個竊聽用戶E；傳輸過程采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議進(jìn)行信息傳輸，整個傳輸過程分為兩個階段：第一階段，源節(jié)點(diǎn)S向備選中繼節(jié)點(diǎn)廣播信息；第二階段，進(jìn)行最佳中繼選擇和功率分配，被選擇的“最佳”中繼節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)D轉(zhuǎn)發(fā)信息。本發(fā)明竊聽環(huán)境下協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會中繼選擇方法，中繼選擇和功率分配方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)；本發(fā)明方法綜合考慮了合法用戶以及竊聽用戶的信道狀態(tài)信息，能夠獲得較好的安全中斷概率性能，具有較高的實(shí)用價值。
【專利說明】一種竊聽環(huán)境下協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會中繼選擇方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域，涉及一種機(jī)會中繼選擇方法，具體涉及一種竊聽環(huán)境下協(xié) 作通信網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會中繼選擇方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著無線通信技術(shù)在各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，無線傳輸?shù)陌踩耘c私密性日益受到 重視。而無線傳輸?shù)膹V播特性決定了其數(shù)據(jù)交換極易遭受非法用戶的竊聽和攻擊等。因此， 如何確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩耘c私密性成為無線通信領(lǐng)域非常重要的研究課題。也就是說， 在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中我們既要保證合法用戶能夠正確地接收信息，又要保證竊聽用戶對傳 輸f目息無法正確解碼。
[0003] 傳統(tǒng)無線通信是通過高層的加密機(jī)制來確保信息安全交換的。然而秘鑰的產(chǎn)生和 交互無疑會給系統(tǒng)帶來計(jì)算復(fù)雜度的增加和額外的信令開銷，而且對于某些節(jié)點(diǎn)較為簡單 的無線通信網(wǎng)絡(luò)，如無線AdHoc網(wǎng)絡(luò)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等，由于節(jié)點(diǎn)能量和計(jì)算復(fù)雜度的限 制等，傳統(tǒng)的高層加密機(jī)制難于實(shí)現(xiàn)。
[0004] 物理層安全技術(shù)通過利用無線信道的唯一性、保密性和互易性等特征來保證數(shù)據(jù) 的安全傳輸，近年來受到廣泛關(guān)注，被視為增強(qiáng)無線通信安全性的未來技術(shù)。物理層安全技 術(shù)的研究指出，當(dāng)合法用戶的信道條件優(yōu)于竊聽用戶的信道時，無需使用秘鑰也可能保證 數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。然而，安全傳輸速率受信道條件的影響極大，當(dāng)合法用戶的信道條件與 竊聽用戶的信道條件相仿時，安全傳輸速率可能很低，甚至為0。
[0005] 為了在各種信道條件下都能保證信息傳輸?shù)陌踩?，可以采用多輸入多輸?(MultipleInputMultipleOutput,MIM0)技術(shù)或協(xié)作通信技術(shù)等增強(qiáng)合法用戶的信息傳 輸。對于存在多個中繼節(jié)點(diǎn)的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)而言，選擇合適的中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息傳輸至關(guān)重要。 傳統(tǒng)協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)的中繼選擇方法僅依據(jù)合法用戶的信道條件選擇最佳中繼進(jìn)行信息轉(zhuǎn) 發(fā)，該類方法在存在竊聽用戶的環(huán)境中往往無法保證信息傳輸?shù)陌踩耘c私密性。
[0006] 因此，在存在竊聽用戶的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，有必要設(shè)計(jì)一種實(shí)用的機(jī)會中繼選擇方法， 綜合考慮合法用戶和竊聽用戶的信道條件，及其對最佳中繼節(jié)點(diǎn)選擇造成的影響，以期獲 得比現(xiàn)有方法更優(yōu)的安全性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種竊聽環(huán)境下協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會中繼選擇方法，該方法 綜合考慮合法用戶和竊聽用戶的信道狀態(tài)信息，中繼選擇和功率分配方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)。
[0008] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種竊聽環(huán)境下協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會中繼選擇方 法，建立無線協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)，該無線協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)包含一個源節(jié)點(diǎn)S，一個目的節(jié)點(diǎn)D，M個 備選中繼節(jié)點(diǎn)&，R2，…，RM，以及一個竊聽用戶E;傳輸過程采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議進(jìn)行信息傳 輸，整個傳輸過程分為兩個階段：第一階段，源節(jié)點(diǎn)S向備選中繼節(jié)點(diǎn)廣播信息；第二階段， 進(jìn)行最佳中繼選擇和功率分配，被選擇的"最佳"中繼節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)D轉(zhuǎn)發(fā)信息。
[0009] 本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0010] 第二階段包括最佳中繼選擇和功率分配的過程，具體包括如下兩個步驟：
[0011] 第一步：最佳中繼的選擇
[0012] 假設(shè)中繼Ri(i= 1，2,…，M)到目的節(jié)點(diǎn)和竊聽用戶的信道衰落系數(shù)分別為hid和 hie，則所選擇的最佳中繼為

【權(quán)利要求】
1. 一種竊聽環(huán)境下協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會中繼選擇方法，其特征在于，建立無線協(xié)作 通信網(wǎng)絡(luò)，該無線協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)包含一個源節(jié)點(diǎn)S，一個目的節(jié)點(diǎn)D，M個備選中繼節(jié)點(diǎn) R1, R2，…，RM，以及一個竊聽用戶E ;傳輸過程采用解碼轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議進(jìn)行信息傳輸，整個傳輸過 程分為兩個階段：第一階段，源節(jié)點(diǎn)S向備選中繼節(jié)點(diǎn)廣播信息；第二階段，進(jìn)行最佳中繼 選擇和功率分配，被選擇的"最佳"中繼節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)D轉(zhuǎn)發(fā)信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的竊聽環(huán)境下協(xié)作通信網(wǎng)絡(luò)的機(jī)會中繼選擇方法，其特征在 于，第二階段包括最佳中繼選擇和功率分配的過程，具體包括如下兩個步驟： 第一步：最佳中繼的選擇 假設(shè)中繼Ri (i = 1，2,…，M)到目的節(jié)點(diǎn)和竊聽用戶的信道衰落系數(shù)分別為hid和hie， 則所選擇的最佳中繼為： r -arg mdx(\hn,\ l\hie^) (I) i 第二步：源與最佳中繼節(jié)點(diǎn)間的功率分配 設(shè)系統(tǒng)總發(fā)射功率Pt-定，令功率分配因子為ξ，ξ e (〇，1)，則功率分配因子可由下 式計(jì)算： (=_fed_ (2) 、水I2 其中hsi表示源節(jié)點(diǎn)到中繼Ri的信道衰落系數(shù)，源節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率可表示為： Ps = ζ Pt (3) 中繼節(jié)點(diǎn)的發(fā)射功率可表示為： Pr=(I-C)Pt (4)。
【文檔編號】H04W52/46GK104320826SQ201410531224
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】惠鏸, 吳亞麗, 李維勤 申請人:西安理工大學(xué)