[发明专利]基于信道状态信息进行传输加密的安全虚拟全双工中继方法

权利要求书

1.一种基于信道状态信息进行传输加密的安全虚拟全双工中继传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立虚拟全双工中继系统模型，其中，所述虚拟全双工中继系统包括源节点S、目的节点D、半双工可信中继R1及半双工可信中继R2，同时还存在窃听节点E，在信息传输过程中，半双工可信中继R1及半双工可信中继R2在前后时隙交替接收及转发信号，在虚拟全双工中继系统模型的主链路信道状态信息已知的条件下，设置信道状态对比门限t₀，然后源节点S根据信道状态对比门限t₀对待发送BPSK调制信号w′进行比特反转加密后传输，同时在整个传输的首尾时隙，分别利用半双工可信中继R2及源节点S发送干扰噪声；

虚拟全双工中继系统总的保密容量C_S为：

其中，P_S为源节点S的发送功率；P_R为半双工可信中继的发送功率；h_ij为第i个节点到第j个节点的无线衰落信道；为节点E处的高斯白噪声，[x]⁺为在0和x二者之间取最大值的运算；

利用二维贪婪搜索的方法求解式(11)，得源节点S、目的节点D、半双工可信中继R1及半双工可信中继R2的最优发送功率P_S1,P_S2,P_R1及P_R2，在整个信息传输的过程中，源节点S、目的节点D、半双工可信中继R1及半双工可信中继R2均以最优发送功率进行信号的发送。

2.根据权利要求1所述的基于信道状态信息进行传输加密的安全虚拟全双工中继传输方法，其特征在于，根据信道状态对比门限t₀对待发送BPSK调制信号w′进行比特反转加密后传输的具体操作为：

在奇数时隙时，源节点S根据源节点S至半双工可信中继R1的信道状态|h_SR1|对待发送BPSK调制信号w′进行加密，得加密后的信息x，然后将加密后的信息x发送至半双工可信中继R1中；

在偶数时隙时，源节点S根据源节点S至半双工可信中继R2的信道状态|h_SR2|对待发送BPSK调制信号w′进行加密，得加密后的信息x，然后将加密后的信息x发送至半双工可信中继R2。

3.根据权利要求2所述的基于信道状态信息进行传输加密的安全虚拟全双工中继传输方法，其特征在于，在奇数时隙时，源节点S根据源节点S至半双工可信中继R1的信道状态|h_SR1|对待发送BPSK调制信号w′进行加密的具体操作为：

当|h_SR1|≥t₀，则x＝w′；

当|h_SR1|t₀，则x＝-w′。

4.根据权利要求2所述的基于信道状态信息进行传输加密的安全虚拟全双工中继传输方法，其特征在于，在偶数时隙时，源节点S根据源节点S至半双工可信中继R2的信道状态|h_SR2|对待发送BPSK调制信号w′进行加密的具体操作为：

当|h_SR2|≥t₀，则x＝w′；

当|h_SR2|t₀，则x＝-w′。

5.根据权利要求1所述的基于信道状态信息进行传输加密的安全虚拟全双工中继传输方法，其特征在于，

在初始时隙，源节点S向半双工可信中继R1发送信息，半双工可信中继R2广播发送干扰噪声j_R；

在最后一个时隙，半双工可信中继R2对前一个时隙接收到的信息进行译码，并将译码后的信息转发至目的节点D中，同时源节点S广播发送干扰噪声j_S。