[发明专利]一种基于时分能量采集的半双工中继网络安全传输方法

权利要求书

1.一种基于时分能量采集的半双工中继网络安全传输方法，其特征在于，所述半双工中继网络包括信源节点、中继节点和若干个信宿节点，各节点均配置单天线，中继为无源节点且采用可变增益放大转发协议，信号的安全传输过程分为三个时隙完成，具体包括：

在第一时隙中，中继节点将接收到的信源节点发送的射频信号通过能量采集技术转化为能量；

在第二时隙中，信源节点将有用信号发送给中继节点；

在第三时隙中，中继节点使用第一时隙内所采集到的能量将第二时隙中接收到的信号广播给信宿节点；并从所述若干个信宿节点中选取一个接收信噪比最大的节点作为合法用户进行服务，获取中继网络基于瞬时安全速率的安全吞吐量的最优值；

中继节点在第一时隙内采集到的能量表示为：

其中，0<α<1，α表示时间分配因子，η表示进行无线能量采集时的能量转换效率因子，T表示三个时隙传输的总时长，P_S表示信源节点的发送功率，d_SR表示信源节点到中继节点的距离，ρ表示路径损耗因子，h_SR表示信源节点至中继节点的信道参数；

在第二时隙内，信源节点将有用信息发送给中继节点，中继节点接收到的信号表示为：

其中，X_S表示单位方差信源信号，n_R表示单位方差的加性白高斯噪声；

在第三时隙内，信宿节点接收到的中继节点发送的信号表示为：

其中，i为信宿节点的数量，表示中继节点到信宿节点之间的距离，表示中继节点与信宿节点间信道系数，表示单位方差的加性白高斯噪声；

在第三时隙中，信宿节点的接收信噪比表示为：

中继节点从所述若干个信宿节点中选取一个接收信噪比最大的节点作为合法用户进行服务，包括：

选取接收信噪比最大的节点作为合法用户，合法用户表示为其中M表示中继网络中信宿节点的数量，表示使目标函数取最大值时的i的取值；

其他的信宿节点作为潜在的窃听用户，中继网络窃听速率由所有窃听用户中接收信噪比最大的窃听用户决定，该窃听用户表示为其中，表示除合法用户的其他用户；

中继网络基于瞬时安全速率的安全吞吐量表示为：

τ＝(1-α)C_S

其中，C_S表示中继网络瞬时安全速率，表示表示合法用户的瞬时安全速率，合法用户的接收信噪比；C_ε表示信噪比最大的窃听用户的瞬时安全速率，γ_ε表示该窃听用户的接收信噪比；

通过二分法获取中继网络基于瞬时安全速率的安全吞吐量的最优值；具体如下：

令△α＝0.01，左区间α_min＝0，右区间α_max＝1，阈值∈＝0.001，安全吞吐量τ针对时间分配因子α的数值微分形式为

当时，判断是否大于0，如果是，将α_min赋值给m，否则将α_max赋值给m，将m代入公式进行循环判断；直至当时，将α赋值给m；

根据所述α获得安全吞吐量的最优值。