物理层安全通信中的队列缓存中继传输方法技术

本发明专利技术公开了一种物理层安全通信中的队列缓存中继传输方法，主要解决现有技术传输可靠性差、安全性低、实现复杂度高的问题。其实现步骤为：1)初始化中继节点的缓存队列；2)源节点发送本地数据，目的节点发送干扰数据，所有中继节点和窃听节点接收数据；3)中继节点发送本地数据，源节点发送干扰数据，目的节点和窃听节点接收数据；4)队列缓存中继的最优传输链路选择；5)最优中继节点向源节点和目的节点广播传输信令，开始传输。本发明专利技术具有实现复杂度低、安全性强、传输可靠性好的优点，可用于物理层安全中继协作通信系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，具体涉及一种用于物理层安全通信中的队列缓存中继传输方法，可用于通信信息的保密传输。
技术介绍
随着无线通信技术的发展，信息传输的安全性和私密性已经成为了无线通信和信息安全领域的研究热点。在传统网络中，安全性是通过高层的加密机制来保证的，但这通常是以假设节点的计算能力有限为前提，且密钥的产生与交互，会给系统带来额外的复杂度与信令开销。物理层安全技术根据信息论的观点，通过对无线信道的物理特性加以合理利用，保证了信息传输的安全性与私密性，引起了学术界的广泛关注。现有研究表明，当合法用户的信道条件优于窃听用户时，源节点与目的节点可以以一个非零的保密速率进行安全通信，而此时窃听节点无法正确获取其通信的内容。然而，在合法信道差于窃听信道的情况下，保密速率通常为零。通过利用协作通信形成的“虚拟多天线阵列”，在合法信道上获得发射分集，保证了信息的可靠与安全传输。将协作通信技术与物理层安全技术结合，将会成为下一代无线通信网中重要的网络组成构架。电子科技大学提出的中国专利申请“一种物理层安全通信中的自适应协作方法”(公开号：CN104093143A，公开日：2014.10.08)公开了一种用于物理层安全的自适应协作通信方法，具体步骤是：首先，使用二进制编码方式，将协作中继的转发信号进行编码；其次，在集合中随机产生Nset个范围在的非负整数；最后，对集合中的元素进行迭代重组，产生新的集合，直至选出使协作通信系统获得最大安全速率的元素。该技术方案存在的不足是：首先，该方法采用迭代重组的方法对中继的放大转发和噪声转发两种模式进行选择，其计算复杂度较高；其次，协作传输阶段选用多个中继，其功率开销较大，且多个协作中继的时间同步问题不易于实现。西安电子科技大学提出的中国专利申请“基于零空间增强物理层安全的协作波束形成方法”(公开号：CN103354463A，公开日：2013.10.16)公开了一种基于零空间增强物理层安全的协作波束形成方法，具体步骤是：首先，源节点给所有中继节点发送机密信息，中继节点对接收信号加权处理后转发给目的节点和窃听节点；然后，计算安全速率，并根据中继节点的加权处理信号，计算中继节点的总功率和自身功率消耗，获得功率约束；其次，计算窃听节点等效信道矩阵的零空间，获得空间约束；最后，在满足功率约束和空间约束下，设计最优波束成形权向量，并将最优波束成形权向量分配给各中继节点。该技术方案存在的不足是：首先，该方法波束成形权向量的设计需要发射节点掌握瞬时信道状态信息，而反馈信道的设计复杂度较高；其次，该方法固定了中继节点的两时隙传输模式，不利于最大限度地提取协作中继通信系统的空间分集。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种物理层安全通信中的队列缓存中继传输方法，最大限度地提取协作中继提供的分集增益，以干扰信号来降低窃听节点的接收信噪比，同时提高传输的可靠性和保密性。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：物理层安全通信中的队列缓存中继传输方法，包括至少一个源节点、目的节点和窃听节点，以及至少两个中继节点，所述方法包括如下步骤：S1初始化中继节点的缓存队列；S2源节点发送本地数据，目的节点发送干扰数据，而所有中继节点和窃听节点则接收数据；S3中继节点发送本地数据，源节点发送干扰数据，目的节点和窃听节点接收数据；S4定义传输链路选择性能因子，并根据传输链路选择性能因子选择队列缓存中继的最优传输链路，得到最优中继节点；S5步骤S4中得到的最优中继节点向源节点和目的节点广播传输信令，开始传输。进一步需要说明的是，步骤S1的具体方法如下：1.1)在传输开始阶段，将所有中继节点的缓存队列置零；1.2)设定0≤Φ(Qk)≤L，k∈{1，...，K本文档来自技高网...

【技术保护点】
物理层安全通信中的队列缓存中继传输方法，包括至少一个源节点、目的节点和窃听节点，以及至少两个中继节点，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1初始化中继节点的缓存队列；S2源节点发送本地数据，目的节点发送干扰数据，而所有中继节点和窃听节点则接收数据；S3中继节点发送本地数据，源节点发送干扰数据，目的节点和窃听节点接收数据；S4定义传输链路选择性能因子，并根据传输链路选择性能因子选择队列缓存中继的最优传输链路，得到最优中继节点；S5步骤S4中得到的最优中继节点向源节点和目的节点广播传输信令，开始传输。

【技术特征摘要】
1.物理层安全通信中的队列缓存中继传输方法，包括至少一个
源节点、目的节点和窃听节点，以及至少两个中继节点，其特征在于，
所述方法包括如下步骤：
S1初始化中继节点的缓存队列；
S2源节点发送本地数据，目的节点发送干扰数据，而所有中继
节点和窃听节点则接收数据；
S3中继节点发送本地数据，源节点发送干扰数据，目的节点和
窃听节点接收数据；
S4定义传输链路选择性能因...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕璐，陈健，王平，阔永红，杨龙，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61