一種基于物理層安全的無線中繼傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種基于物理層安全的無線中繼傳輸系統(tǒng)，屬于無線通信的物理層安全領域，具體涉及在無線通信系統(tǒng)中存在多個竊聽者的場景下，用于有效預防竊聽保證數據傳輸的可靠性和有效性。該最佳中繼傳輸系統(tǒng)包括信源發(fā)送模塊、中繼傳輸模塊、竊聽模塊和終端接收模塊。所述中繼傳輸模塊在選擇最佳中繼時聯(lián)合考慮信源到中繼鏈路信道條件以及中繼到終端鏈路信道條件；所述竊聽模塊含有多個竊聽者相互協(xié)作竊聽信號；所述終端接收模塊利用分集接收技術合并接收到的信源信號和接收到的中繼信號，以實現(xiàn)信源端到目的端安全可靠的傳輸。
【專利說明】
一種基于物理層安全的無線中繼傳輸系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型屬于無線通信的物理層安全領域，特別涉及一種基于物理層安全的無線中繼傳輸系統(tǒng)。【背景技術】
[0002]近年來無線安全受到廣泛的關注。在現(xiàn)有的無線通信系統(tǒng)中，加密技術通常被用于防止竊聽者從合法用戶截取信息。雖然加密技術可以提高信息傳輸的安全性，但它需要更多的處理資源用于加密和解密。其次由加密技術引入額外的冗余，會增加系統(tǒng)的開銷。基于上述存在的問題，利用無線物理信道的隨機特性防止竊聽攻擊得到廣泛的關注。
[0003]在現(xiàn)有方案中，考慮單個竊聽節(jié)點存在的情況下，源節(jié)點發(fā)射信息到中繼節(jié)點，中繼節(jié)點利用其自身與目的節(jié)點之間最大的信道容量，通過放大轉發(fā)或者解碼轉發(fā)的方式進一步把信息發(fā)送到目的節(jié)點。但現(xiàn)有的方案大都只考慮了單個竊聽節(jié)點存在的情況下，中繼節(jié)點到目的節(jié)點之間的信道容量，并沒有考慮源節(jié)點到中繼節(jié)點之間的信道容量。同時現(xiàn)有的方案并沒有考慮實際的場景中多個竊聽者相互協(xié)作竊聽信號。
【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型目的是提供了一種基于物理層安全的無線最佳中繼傳輸系統(tǒng)，可有效地克服現(xiàn)有技術存在的缺點。
[0005]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，如圖1所示，它包括有:信源發(fā)送模塊1、中繼傳輸模塊 2、竊聽模塊3和終端接收模塊4,其特征是信源發(fā)送模塊1分別通過第一無線主鏈路5、第一無線竊聽鏈路6、第二無線主鏈路7將信號發(fā)送給中繼傳輸模塊2、竊聽模塊3和終端接收模塊4,中繼傳輸模塊2中的第一、第二、……第N中繼節(jié)點辦，1?2,...，RN分別接收由信源發(fā)送模塊1發(fā)出的信號，經過解碼轉發(fā)或放大轉發(fā)的方式通過第三無線主鏈路8將信號輸送到終端接收模塊4,同時，竊聽模塊3中的第一、第二、……第M竊聽節(jié)點...，EM還通過第二無線竊聽鏈路9接收中繼傳輸模塊2中的第一、第二、……第N中繼節(jié)點...，RN發(fā)出的信號，第一無線主鏈路5是中繼傳輸模塊2中的第一、第二、……第N中繼節(jié)點辦，1?2,...，RN接收由信源發(fā)送模塊1發(fā)出信號的鏈路，第二無線主鏈路7是由終端接收模塊4接收由信源發(fā)送模塊1發(fā)出信號的鏈路，第三無線主鏈路8是由終端接收模塊4接收由中繼傳輸模塊2中的第一、第二、……第N中繼節(jié)點辦，1?2,...，RN發(fā)出信號的鏈路，第一無線竊聽鏈路6是竊聽模塊3 中的第一、第二……第M竊聽節(jié)點...，EM接收由信源發(fā)送模塊1發(fā)出信號的鏈路，第二無線竊聽鏈路7是竊聽模塊3中的第一、第二……第M竊聽節(jié)點...，EM分別接收由中繼傳輸模塊2中的第一、第二、……第N中繼節(jié)點Ri，!^，...，RN發(fā)出信號的鏈路，N和M都為正整數。
[0006]本實用新型具有以下突出特點和效果:[〇〇〇7] 1、與現(xiàn)有技術相比，本實用新型考慮實際的場景中所述竊聽模塊含有多個竊聽者相互協(xié)作竊聽信源信號和中繼節(jié)點轉發(fā)的信號。
[0008]2、與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)勢:所述中繼傳輸模塊在選擇最佳中繼節(jié)點時聯(lián)合考慮信源到中繼節(jié)點鏈路信道條件以及中繼節(jié)點到終端鏈路信道條件，選取所述兩條信道條件都好的中繼節(jié)點，以信源到中繼節(jié)點鏈路容量和中繼節(jié)點到終端鏈路容量乘積最大化選擇最佳中繼節(jié)點進行輔助傳輸。
[0009]3、所述終端接收模塊接收信源信號和中繼節(jié)點信號，并利用分集接收技術合并接收到的信源信號和接收到的中繼節(jié)點信號，以實現(xiàn)信源端到目的端安全可靠的傳輸。【附圖說明】
[0010]圖1為本實用新型的結構示意圖
[0011]圖中:1--信源發(fā)送模塊，2—中繼傳輸模塊，[0〇12]3—竊聽模塊，4—終端接收模塊
[0013]5—第一無線主鏈路6—第一無線竊聽鏈路[〇〇14]7—第二無線主鏈路8—第三無線主鏈路[〇〇15]9 一第二無線竊聽鏈路?！揪唧w實施方式】
[0016]如圖1所示本實用新型包括有信源發(fā)送模塊1、中繼傳輸模塊2、竊聽模塊3和終端接收模塊4，實施包括步驟為:
[0017]1、信源發(fā)送模塊1發(fā)送信號x，x的發(fā)送功率為P，x的發(fā)送速率為Rd;
[0018]具體實施過程中，中繼傳輸模塊2、竊聽模塊3和終端接收模塊4都可接收信源發(fā)送模塊1發(fā)送的信號。
[0019]2、中繼傳輸模塊2接收信源發(fā)送模塊1發(fā)出的信號并轉發(fā)到終端接收模塊4,現(xiàn)以解碼轉發(fā)的方式說明:
[0020](1)、用CS1表示信源到第i個中繼節(jié)點的鏈路信道容量，計算得出信源到網絡中所有中繼節(jié)點的鏈路信道容量Csi，i = 1，2，...，N，N為網絡中的中繼節(jié)點個數；
[0021](2)、對于所有的中繼節(jié)點判斷第i個中繼節(jié)點是否解碼成功。根據CS1與Rd的關系， 當Csl<Rd，說明所述中繼節(jié)點對信源發(fā)射模塊1發(fā)出的信息x解碼失敗，當Csl>Rd，說明所述中繼節(jié)點對信源發(fā)出的信號解碼成功，用Dn表示成功解碼集；
[0022](3)、用Cld表示第i個成功解碼中繼到終端鏈路信道容量，計算第i個成功解碼中繼到終端鏈路信道容量Cid，i = l，2,...，N，N為網絡中的中繼節(jié)點個數；
[0023](4)、聯(lián)合考慮信源到第i個成功解碼中繼節(jié)點鏈路信道容量CS1以及第i個成功解碼中繼節(jié)點到終端鏈路信道容量Cld，以信源到第i個成功解碼中繼節(jié)點鏈路信道容量CS1和第i個成功解碼中繼節(jié)點到終端鏈路信道容量Cld乘積最大化選擇最佳中繼節(jié)點，所選最佳中繼節(jié)點通過解碼轉發(fā)的方式進行輔助傳輸。[〇〇24]3、竊聽模塊3接收信源信號和中繼傳輸信號；
[0025]竊聽模塊3包括第一，第二，...，第M個竊聽節(jié)點...，Em相互協(xié)作竊聽信源發(fā)送模塊1發(fā)出的信號和中繼傳輸模塊2轉發(fā)的信號。用表示竊聽模塊可獲得的總容量，計算竊聽模塊可獲得的總容量Ce。
[0026]4、終端接收模塊4接收信源信號和中繼信號，并利用分集接收技術合并接收到的信源信號和接收到的中繼節(jié)點信號，用Cd表示終端模塊最終可獲得的總容量，計算終端模塊最終可獲得的總容量Cd，當Cd>Ce時，說明信源端到目的接收端的信道鏈路相對可靠，可實現(xiàn)信源端到目的端安全可靠的傳輸。
【主權項】
1.一種基于物理層安全的無線中繼傳輸系統(tǒng)，它包括有:信源發(fā)送模塊(1)、中繼傳輸 模塊(2)、竊聽模塊(3)和終端接收模塊(4)，其特征是信源發(fā)送模塊(1)分別通過第一無線 主鏈路(5)、第一無線竊聽鏈路(6)、第二無線主鏈路(7)將信號發(fā)送給中繼傳輸模塊(2)、竊 聽模塊(3)和終端接收模塊(4)，中繼傳輸模塊(2)中的第一、第二、……第N中繼節(jié)點(^， R2,...，RN)分別接收由信源發(fā)送模塊(1)發(fā)出的信號，經過解碼轉發(fā)或放大轉發(fā)的方式通過 第三無線主鏈路(8)將信號輸送到終端接收模塊(4)，同時，竊聽模塊(3)中的第一、第 二、……第M竊聽節(jié)點(E^E^...，Em)還通過第二無線竊聽鏈路(9)接收中繼傳輸模塊(2)中 的第一、第二、……第N中繼節(jié)點(R^Rs，...，RN)發(fā)出的信號，第一無線主鏈路(5)是中繼傳 輸模塊(2)中的第一、第二、……第N中繼節(jié)點(R^Rs，...，RN)接收由信源發(fā)送模塊(1)發(fā)出 信號的鏈路，第二無線主鏈路(7)是由終端接收模塊(4)接收由信源發(fā)送模塊(1)發(fā)出信號 的鏈路，第三無線主鏈路(8)是由終端接收模塊(4)接收由中繼傳輸模塊(2)中的第一、第 二、……第N中繼節(jié)點..，Rn)發(fā)出信號的鏈路，第一無線竊聽鏈路(6)是竊聽模塊 (3)中的第一、第二、……第M竊聽節(jié)點(E^E^...，Em)接收由信源發(fā)送模塊(1)發(fā)出信號的 鏈路，第二無線竊聽鏈路(9)是竊聽模塊(3)中的第一、第二、……第M竊聽節(jié)點(Ei，E2，...， Em)分別接收由中繼傳輸模塊(2)中的第一、第二、……第N中繼節(jié)點(R^Rs，...，RN)發(fā)出信 號的鏈路，N和M都為正整數。
【文檔編號】H04L29/06GK205610681SQ201620345171
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】曲韻, 李美玲, 王鋼飛, 吉灤巒, 張?zhí)鹛? 郭苗苗, 賀文麗
【申請人】太原科技大學