[发明专利]一种在双向中继网络中多对用户间的安全通信方法

摘要

本发明公开了一种在双向中继网络中多对用户间的安全通信方法，包括以下步骤：获取窃听者E_m处的可达信息速率以及第k对用户中的两个用户的可达信息速率分别为及设双向中继网络总的可达安全和速率R_sum为每对用户的最大可达安全速率的和，根据双向中继网络总的可达安全和速率R_sum建立单个中继功率控制的优化问题，求解所述单个中继功率控制的优化问题P1，得双向中继网络总的最优可达安全和速率，然后根据双向中继网络总的最优可达安全和速率进行通信。本发明可以实现双向中继网络中多对用户间的安全通信，并且性能稳定、收敛速度快。

主权项

一种在双向中继网络中多对用户间的安全通信方法，其特征在于，包括以下步骤：设在双向中继网络中有K对用户通过一组可信赖的中继R_n进行相互通信，每对用户间没有直接的链路，每个用户只期望接收相应用户发送的信息，且双向中继网络中存在窃听者E_m，用户、中继及窃听者均为单天线及半双工的，中继之间、窃听者之间均为相互独立的，其中，n＝1,2,...,N，m＝1,2,...,M，N为双向中继网络中中继的总数，M为窃听者的总数，得窃听者E_m处的可达信息速率以及第k对用户中的两个用户的可达信息速率分别为及设双向中继网络总的可达安全和速率R_sum为每对用户的最大可达安全速率的和，其中$R_{\mathrm{sum}}=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{(I_{{\mathrm{UT}}_{2k-1}}+I_{{\mathrm{UT}}_{2k}}-\underset{m\∈M}{\max }{I}_{E_m})}^{+}---\left(10\right)$其中，[a]⁺＝max(0,a)；根据式(10)建立单个中继功率控制的优化问题P1：P1:$\underset{W,\mathrm{\Σ}}{\max }\left\{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}(I_{{\mathrm{UT}}_{2k-1}}+I_{{\mathrm{UT}}_{2k}}-\underset{m\∈M}{\max }{I}_{E_m})\right\}$$s.t.\left[E\right\{{\stackrel{\‾}{\mathrm{rr}}}^H\}{]}_{n,n}\≤P_{R_n},\∀n.$其中，为中继处经过波束赋形和加入干扰噪声后的信号向量，是第n个中继的功率，P_R是中继处的总功率控制，P_k是第k个用户的发射功率，为波束赋形矩阵，[]_n,n表示矩阵的第(n,n)个元素，E{}表示求期望，Σ为人工噪声的协方差矩阵；然后求解所述单个中继功率控制的优化问题P1，得双向中继网络总的最优可达安全和速率，然后根据双向中继网络总的最优可达安全和速率进行通信。