[发明专利]协作通信系统中基于混合转发和机会中继的安全增强策略

摘要

本发明提出了一种协作通信系统中基于混合转发和机会中继的安全增强策略。以源发送节点和中继节点之间的信道质量为依据，将所有中继节点划分为放大转发(AF)中继和译码转发(DF)中继两类。在选择进行协作的中继节点时，从两类中继节点中选择一个能够最大化瞬时私密速率的中继节点。对本发明所提策略的私密中断概率以及分集阶数进行了分析，并对所提策略的有效性进行了仿真验证，仿真结果表明，与传统的AF或DF方式的中继选择方案相比，本发明所提的基于混合转发的机会中继的安全增强策略的私密中断概率较小。

主权项

1.协作通信系统中基于混合转发和机会中继的安全增强策略，其特征在于，通信系统模型包括：发送节点S、目的接收节点D、窃听节点E以及K个中继节点R_k，k＝1,2,…,K，对于每一次数据的传输，在第一个时隙，发送节点S将数据以广播的形式发送给中继节点；第二个时隙，选择K个中继节点中的一个作为转发节点，将在第一个时隙内收到的数据转发给目的节点D，同时被窃听节点E窃听；其中，在第二个时隙内，所有中继节点根据发送节点S与其之间的信道质量判断其自身的译码能力，以此能够将所有中继节点分为AF中继节点和DF中继节点两类，具体判断准则如下：1)如果中继节点R_k选择DF模式转发；2)如果中继节点R_k选择AF模式转发；其中，γ_sk是发送节点S与中继节点R_k之间的瞬时信噪比，R_th是给定的数据发送速率门限值，对数前的系数表示一次通信过程的时间分为两个时隙；中继节点工作模式判断准则如下：如果发送节点S与中继节点R_k之间的信道质量满足第一个判断条件，则当中继节点R_k被选中时会使用DF方式进行转发，此时系统的瞬时可达私密速率为：否则，当中继节点R_k被选中时将以AF的方式参与到后续的协作中，对应的系统瞬时可达私密速率表示为：其中，γ_kd是中继节点R_k与目的节点D之间的瞬时信噪比，γ_ke是中继节点R_k与窃听节点E之间的瞬时信噪比，函数f(·)为：当中继节点R_k被选中作为转发节点时，系统的瞬时可达私密速率为：其中，是目的节点D处的接收信噪比，是窃听节点E处的接收信噪比，和的具体表达式如下：为了使通信系统的瞬时可达私密速率最大化，选择使R_s(k)取最大值的那个中继进行协作转发，由此可得中继选择准则为：其中，k^*为所选中继的索引值。