[发明专利]基于最优天线选择的全双工多天线目的节点干扰传输方法

说明书

本发明公开了一种基于最优天线选择的全双工多天线目的节点干扰传输方法，包括：目的端根据导频信息估计信道，获取信道状态信息；目的端利用信道状态信息，从目的端配置的N根天线中选出一组安全容量最大的收发天线；第一时隙中，信源发送信息给中继和目的端，目的端接收信源信息同时向中继发送干扰信号；第二时隙中，中继采用放大转发协议将第一时隙内接收的信号放大后转发至目的端，目的端进行自干扰消除；目的端将第一时隙和第二时隙接收到的信息进行最大比合并，计算安全容量；根据安全容量，获取最优功率分配因子。本发明采用全双工多天线目的节点干扰与天线选择方法相结合，通过选择能使系统安全速率获得最大值的最优发送和接收天线对。

技术领域

本发明涉及无线通信和物理层安全领域，特别涉及一种基于最优天线选择的全双工多天线目的节点干扰传输方法。

背景技术

随着网络技术的快速发展，越来越复杂的网络结构使得信息的安全传输更容易受到威胁。基于密钥体制的高层安全协议和加密算法等方法虽然可以在一定程度上提升信息安全性，但无法克服无线信道的广播特性和迅速提升的计算能力对信息安全产生的不利影响。物理层安全技术通过充分利用无线信道复杂的空间特性和时变特性，直接从物理层保障信息传输的安全性。

近些年，相比与传统无线通信网络，无线网络中协同中继技术的研究受到了广泛关注，协作中继通信能够扩大网络覆盖范围，并能确保更高的吞吐量和服务质量。协作中继传输方法能够改善无线通信的安全性能。

在衰落信道中，大多数研究者采用的中继节点为可信中继，协作中继安全传输中除了友好的中继节点外，也可能存在非可信的中继节点。然而当中继为非可信中继时，对系统的安全性能有非常大的影响。当非可信中继采用解码转发协议传输时，中继节点将比目的节点接收到更准确的信息，会导致无法获得系统正安全容量。因此，非可信中继通信系统一般采用放大转发协议进行信息转发，但系统的安全容量也不会有太大的提升。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于最优天线选择的全双工多天线目的节点干扰传输方法，目的节点采用全双工工作方式，对中继节点发送干扰噪声，干扰中继的窃听，目的节点同时会接收到信源直接发送的信息；通过对信源和目的节点发送功率的最优分配，以及对多天线全双工目的节点的收发天线的最优选择合理分配，使得系统的安全容量最大化，从而使本发明方法的传输安全性能达到最优。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于最优天线选择的全双工多天线目的节点干扰传输方法，应用在包括信源S、中继R和目的端D三个节点的无线通信系统中，所述中继为非可信中继；其特征在于，所述目的节点配置N根天线且工作于全双工模式下，且目的节点的收发天线随机分配，其余节点配置单根天线，所述无线通信系统信息的传输过程分为两个时隙完成，所述全双工多天线目的节点干扰传输方法包括：

目的端获知信源端和中继端发送的导频信息，根据导频信息估计信道，获取信道状态信息；

目的端利用信道状态信息，从目的端配置的N根天线中选出一组安全容量最大的收发天线；

第一时隙中，信源发送信息给中继和目的端，目的端接收信源信息同时向中继发送干扰信号；

第二时隙中，中继采用放大转发协议将第一时隙内接收的信号放大后转发至目的端，目的端进行自干扰消除；

目的端将第一时隙和第二时隙接收到的信息进行最大比合并，并计算最大系统安全容量；

根据最大系统安全容量，获取最优功率分配因子。

所述两个时隙的每个时隙总功率为P，信源发送信息的功率为P_S＝αP，目的端发送干扰信号的功率为P_D＝(1-α)P，其中α∈(0,1)为功率分配因子，中继发送功率为P_R＝P。