[发明专利]基于非可信认知用户协作干扰的安全传输方法

说明书

本发明公开了一种基于非可信认知用户协作干扰的安全传输方法，属于无线通信技术领域。本发明采用时分机制，分为两个阶段实施。两个阶段分别对应授权用户的第一跳和第二跳传输。在每一个传输阶段，授权用户占用部分时隙来传输授权信息并且选择一个认知用户来产生干扰信息以协助其安全传输；同时此阶段的剩余时隙会分配给认知用户使用。在本发明中，我们最优的选择两个协作认知用户并分配其传输时隙以最大化认知用户的传输速率同时保证授权用户的安全性。仿真结果证明本发明与传统的单认知用户协作方案相比，可以提高授权用户的安全中断性能及认知用户的平均传输速率。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及无线电网络中安全传输及频谱接入方案设计，具体涉及一种基于非可信认知用户协作干扰的安全传输方法。

背景技术

随着无线技术和无线设备的飞速发展，频谱资源的需求急剧上升，但是传统的固定频谱接入机制并没有考虑到频谱资源在时间和空间上的变化的特征，因而造成了频谱资源浪费，进而导致频谱利用率低。认知无线电技术可以充分利用那些未被授权用户使用的频谱机会来传输信息，从而提高了频谱效率，缓解了频谱资源紧张局面。在认知无线电网络中，认知用户可以通过频谱检测来确定那些授权用户未使用的频谱机会并且使用这些频谱机会来传输信息。或者，认知用户可以和授权用户共享信道传输自身的信息，但认知用户对授权用户的干扰在一个干扰门限之下。由于认知用户和授权用户分别属于不同的通信系统，他们之间有时候并不是可信的，因此认知网络中同样存在安全问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于非可信认知用户协作干扰的安全传输方法，该方法可以保证授权用户的安全传输，同时也可以使认知用户获得确定的频谱机会。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于非可信认知用户协作干扰的安全传输方法，采用时分机制，将认知无线电网络的每一帧传输等分为两个时隙：

第一个传输阶段对应第一个时隙，在此时隙内授权用户占用部分时隙αT来广播信息，同时选择一个认知用户产生干扰信息协助安全传输；其中，T为时隙长度，此时剩余的(1-α)T时隙将用来进行认知传输；

在第二个传输阶段，授权用户中继端占用部分时隙βT来解码并转发授权用户信息，同时选择一个认知用户产生干扰信息来协助安全传输，此时剩余的(1-β)T时隙将分配给认知用户使用。

在第一个阶段，授权用户选择一个最优的认知用户s_i占用部分时隙αT进行安全传输，则授权用户中继端收到的信息为：

其中，x_p为授权用户的信号，且|x_p|²＝1，h_pr为授权用户发射端到中继端的信道系数，P_p为授权用户的发射功率，为认知用户s_i发送的干扰信号，且为认知用户s_i到中继端的信道系数，P_s为认知用户的发射功率，n_r为授权用户中继端的噪声；

则，此时非可信认知用户接收到的信号为：

其中，h_ps为授权用户发射端到非可信认知用户s的信道系数，为认知用户s_i到非可信认知用户s的信道系数，为认知用户s的噪声；

当授权用户传输完毕，剩余的时隙将分配给认知用户s_i使用，则认知用户s_i的接收端收到的信号为：

其中，为认知用户s_i的信号，且为认知用户s_i的发射端到接收端的信道系数，为认知用户s_i的噪声。