非信任双向中继多天线协作通信方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种非信任双向中继多天线协作通信方法及装置，所述方法包括：获取接收信号，接收信号为第一节点向协作中继发送第一信息，同时第二节点向协作中继发送第二信息时，协作中继接收到的信号；计算根据接收信号构建的优化问题模型的最优解，以获取中继参数的最优解；根据中继参数的最优解获取发送信号，并将发送信号，分别发送到第一节点和第二节点。本发明专利技术实施例提供的非信任双向中继多天线协作通信方法及装置，通过构建优化问题模型，获取中继参数的最优解，实现非信任双向中继多天线协作通信，在多天线场景中，即提高了非信任中继协作的通信性能，同时保护信息不泄漏，而且支持无线信息和能量同时传输。

【技术实现步骤摘要】
非信任双向中继多天线协作通信方法及装置
本专利技术实施例涉及通信
，尤其涉及一种非信任双向中继多天线协作通信方法及装置。
技术介绍
协作中继通信是一种在多用户通信的环境中，各邻近用户可以按照一定方式共享彼此的天线以实现协作中继发送传输，从而可以获得空间分集增益，进而降低系统的误码率、提高传输可靠性的通信方式。现有技术中，中继协作系统可分为单向中继和双向中继。在半双工模式下，单向中继不能同时发射和接收信息，目的节点需要两个时隙才能接收到信息，从而导致一半时隙资源的浪费。而双向中继支持一组设备同时经由中继交换信息，在第一时隙允许设备同时向中继发送信息，第二时隙中继将信息叠加同时转发给需要的设备，从而通过缩短信息交互时隙提升系统的频谱效率和速率。现有的协作通信系统中，所有协作中继节点都是友好且可信的，而窃听者是外部非法用户。然而，在某些情况下，中继节点是不可信的，可能是潜在的窃听者。对于不可信的中继节点，既可以通过协作传输协助源节点，也可以尝试窃听合法用户的机密信息。但是与非信任的中继节点协作比仅将非信任的中继节点视为纯粹的窃听者可以获得更高的保密率。因此，如何在多天线场景中，提高非信任中继协作的通信性能，同时保护信息不泄漏，达到安全通信的目的，而且还要支持无线信息和能量同时传输，是急需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的非信任双向中继多天线协作通信方法及装置。为了解决上述技术问题，一方面，本专利技术实施例提供一种非信任双向中继多天线协作通信方法，包括：获取接收信号，所述接收信号为第一节点向协作中继发送第一信息，同时第二节点向所述协作中继发送第二信息时，所述协作中继接收到的信号；计算根据所述接收信号构建的优化问题模型的最优解，以获取中继参数的最优解；根据所述中继参数的最优解获取发送信号，并将所述发送信号，分别发送到所述第一节点和所述第二节点。另一方面，本专利技术实施例提供一种非信任双向中继多天线协作通信装置，包括：接收模块，用于获取接收信号，所述接收信号为第一节点向协作中继发送第一信息，同时第二节点向所述协作中继发送第二信息时，所述协作中继接收到的信号；计算模块，用于计算根据所述接收信号构建的优化问题模型的最优解，以获取中继参数的最优解；发送模块，用于根据所述中继参数的最优解获取发送信号，并将所述发送信号，分别发送到所述第一节点和所述第二节点。再一方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括：存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述的方法。又一方面，本专利技术实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，实现上述的方法。本专利技术实施例提供的非信任双向中继多天线协作通信方法及装置，通过构建优化问题模型，获取中继参数的最优解，实现非信任双向中继多天线协作通信，在多天线场景中，即提高了非信任中继协作的通信性能，同时保护信息不泄漏，而且支持无线信息和能量同时传输。附图说明图1为本专利技术实施例提供的非信任双向中继多天线协作通信方法示意图；图2为本专利技术实施例提供的非信任双向中继多天线协作通信装置示意图；图3为本专利技术实施例提供的电子设备的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例提供的非信任双向中继多天线协作通信方法示意图，如图1所示，本专利技术实施例提供一种非信任双向中继多天线协作通信方法，该方法包括：步骤S101、获取接收信号，所述接收信号为第一节点向协作中继发送第一信息，同时第二节点向所述协作中继发送第二信息时，所述协作中继接收到的信号；步骤S102、计算根据所述接收信号构建的优化问题模型的最优解，以获取中继参数的最优解；步骤S103、根据所述中继参数的最优解获取发送信号，并将所述发送信号，分别发送到所述第一节点和所述第二节点。具体来说，第一节点A和第二节点B同时分别向协作中继R发送第一信息x1和第二信息x2。协作中继R接收到的接收信号为：yR＝HAw1x1+HBw2x2+nR其中，yR为接收信号，HA是节点A到协作中继R的传输信道，HB是节点B到协作中继R的传输信道；w1为节点A向协作中继发送第一信息x1的波束赋形矢量，w2为第二节点向协作中继发送第二信息x2的波束赋形矢量，x1为第一信息，x2为第二信息，nR为在协作中继处的噪声矢量。||w1x1||2≤PA，||w2x2||2≤PB，PA是A的发射功率，PB是B的发射功率，Na为节点A的天线个数，Nb为节点B的天线个数，Nr为协作中继R的天线个数。获取接收信号yR以后，根据接收信号yR构建优化问题模型，优化问题模型的表达式如下：其中，RA为第一节点的保密速率，RB为第二节点的保密速率，PR(FR,w1,w2,ρ)为协作中继的发射功率，为协作中继收集的能量，PA和PB分别为第一节点和第二节点的发射功率，FR为中继处理矩阵，w1为第一节点向协作中继发送第一信息的波束赋形矢量，w2为第二节点向协作中继发送第二信息的波束赋形矢量，ρ为功率分流比。计算该优化问题模型的最优解，以获取中继参数的最优解。所述中继参数包括：中继处理矩阵、所述第一节点向所述协作中继发送所述第一信息的波束赋形矢量、所述第二节点向所述协作中继发送所述第二信息的波束赋形矢量和功率分流比。最后，根据中继参数的最优解获取发送信号，并将发送信号，分别发送到第一节点和第二节点。发送信号的表达式如下：其中，xR为发送信号，FR为中继处理矩阵，为协作中继R用于信息解码的信号，ρ为功率分流比，HA为第一节点到协作中继的传输信道，HB为第二节点到协作中继的传输信道，w1为第一节点向协作中继发送第一信息的波束赋形矢量，w2为第二节点向协作中继发送第二信息的波束赋形矢量，x1为第一信息，x2为第二信息，nR为在协作中继处的噪声矢量，nc为由射频信号到基带信号进行频率转换引起的电路噪声矢量。协作中继R用于能量收集的信号用公式表示为：收集的能量用公式表示为：其中，0＜η＜1是能量转换效率，ρ是功率分流比。协作中继R用于信息解码的信号，用公式表示为：其中，指示由射频信号到基带信号进行频率转换引起的电路噪声矢量。由于协作中继R是非信任，会窃听用户的合法信息。由于协作中继R同时收到节点A、B传输的信息，所以窃听者企图窃听信息的时候，节点A和B的信息互为干扰。因此在此阶段，窃听得到的节点A的合法信息的信噪比为：窃听得到的节点B的合法信息的信噪比为：协作中继R的传输功率为：则，在A、B节点接收到的信号分别为：其中，GA是协作中继R到节点A的传输信道；GB是协作中继R到节点B的传输信道，nA是节点A处的噪声矢量，nB是节点B处的噪声矢量。由于节点A、B接收端已知自己所发送的信息，所以可以在接收到中继R转发的发送信号后，消除自干扰信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非信任双向中继多天线协作通信方法，其特征在于，包括：获取接收信号，所述接收信号为第一节点向协作中继发送第一信息，同时第二节点向所述协作中继发送第二信息时，所述协作中继接收到的信号；计算根据所述接收信号构建的优化问题模型的最优解，以获取中继参数的最优解；根据所述中继参数的最优解获取发送信号，并将所述发送信号，分别发送到所述第一节点和所述第二节点。

【技术特征摘要】
1.一种非信任双向中继多天线协作通信方法，其特征在于，包括：获取接收信号，所述接收信号为第一节点向协作中继发送第一信息，同时第二节点向所述协作中继发送第二信息时，所述协作中继接收到的信号；计算根据所述接收信号构建的优化问题模型的最优解，以获取中继参数的最优解；根据所述中继参数的最优解获取发送信号，并将所述发送信号，分别发送到所述第一节点和所述第二节点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中继参数包括：中继处理矩阵、所述第一节点向所述协作中继发送所述第一信息的波束赋形矢量、所述第二节点向所述协作中继发送所述第二信息的波束赋形矢量和功率分流比。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收信号的表达式如下：yR＝HAw1x1+HBw2x2+nR其中，yR为接收信号，HA为第一节点到协作中继的传输信道，HB为第二节点到协作中继的传输信道，w1为第一节点向协作中继发送第一信息的波束赋形矢量，w2为第二节点向协作中继发送第二信息的波束赋形矢量，x1为第一信息，x2为第二信息，nR为在协作中继处的噪声矢量。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述优化问题模型的表达式如下：其中，RA为第一节点的保密速率，RB为第二节点的保密速率，PR(FR,w1,w2,ρ)为协作中继的发射功率，为协作中继收集的能量，PA和PB分别为第一节点和第二节点的发射功率，FR为中继处理矩阵，w1为第一节点向协作中继发送第一信息的波束赋形矢量，w2为第二节点向协作中继发送第二信息的波束赋形矢量，ρ为功率分流比。5.根据权利要求1所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：王莹，苏润丛，王康康，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11