基于非可信认知用户协作干扰的安全传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于非可信认知用户协作干扰的安全传输方法，属于无线通信技术领域。本发明专利技术采用时分机制，分为两个阶段实施。两个阶段分别对应授权用户的第一跳和第二跳传输。在每一个传输阶段，授权用户占用部分时隙来传输授权信息并且选择一个认知用户来产生干扰信息以协助其安全传输；同时此阶段的剩余时隙会分配给认知用户使用。在本发明专利技术中，我们最优的选择两个协作认知用户并分配其传输时隙以最大化认知用户的传输速率同时保证授权用户的安全性。仿真结果证明本发明专利技术与传统的单认知用户协作方案相比，可以提高授权用户的安全中断性能及认知用户的平均传输速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无线通信
，设及无线电网络中安全传输及频谱接入方案设 计，具体设及一种。
技术介绍
随着无线技术和无线设备的飞速发展，频谱资源的需求急剧上升，但是传统的固 定频谱接入机制并没有考虑到频谱资源在时间和空间上的变化的特征，因而造成了频谱资 源浪费，进而导致频谱利用率低。认知无线电技术可W充分利用那些未被授权用户使用的 频谱机会来传输信息，从而提高了频谱效率，缓解了频谱资源紧张局面。在认知无线电网络 中，认知用户可W通过频谱检测来确定那些授权用户未使用的频谱机会并且使用该些频谱 机会来传输信息。或者，认知用户可W和授权用户共享信道传输自身的信息，但认知用户对 授权用户的干扰在一个干扰口限之下。由于认知用户和授权用户分别属于不同的通信系 统，他们之间有时候并不是可信的，因此认知网络中同样存在安全问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，该方 法可W保证授权用户的安全传输，同时也可W使认知用户获得确定的频谱机会。 本专利技术是通过W下技术方案来实现： -种，采用时分机制，将认知无线 电网络的每一帖传输等分为两个时隙： 第一个传输阶段对应第一个时隙，在此时隙内授权用户占用部分时隙aT来广播 信息，同时选择一个认知用户产生干扰信息协助安全传输；其中，T为时隙长度，此时剩余 的（1-a)T时隙将用来进行认知传输； 在第二个传输阶段，授权用户中继端占用部分时隙0T来解码并转发授权用户信 息，同时选择一个认知用户产生干扰信息来协助安全传输，此时剩余的（1-0 )T时隙将分 配给认知用户使用。 在第一个阶段，授权用户选择一个最优的认知用户Si占用部分时隙aT进行安全 传输，则授权用户中继端收到的信息为： 其中，Xp为授权用户的信号，且|Xp|2= 1，hpr为授权用户发射端到中继端的信道 系数，Pp为授权用户的发射功率，为认知用户Si发送的干扰信号，且I.Y, |2 =1，为认知 用户Si到中继端的信道系数，P,为认知用户的发射功率，n,为授权用户中继端的噪声； 贝ij，此时非可信认知用户接收到的信号为： 其中，hp,为授权用户发射端到非可信认知用户s的信道系数，、i为认知用户Si到 非可信认知用户S的信道系数，为认知用户S的噪声； 当授权用户传输完毕，剩余的时隙将分配给认知用户Si使用，则认知用户Si的接 收端收到的信号为： 其中，^"1为认知用户Si的信号，且|疋& |2二为认知用户Si的发射端到接收端的 信道系数，"巧为认知用户Si的噪声。 第一个传输阶段，授权用户中继端接收到信号速率为： 其中，^是由于传输分为两个阶段，gpt= |hpt|2为授权用户发射端到中继端的信 道功率增益，为认知用户Si到中继端的信道功率增益，非可信认知用户获得的窃 听速率为；[002。 其中，gp,=Itvl%授权用户发射端到非可信认知用户S的信道功率增益， 各y=|/为认知用户S剧非可信认知用户S的信道功率增益； 贝Ij，此时认知用户获得的传输速率为： 其中，g,, =|\,|2为认知用户Sj.的发射端到接收端的信道功率增益。在第二个阶段，授权用户选择一个最优的认知用户Sj.占用时隙0T进行安全传 输，则授权用户中继端收到的信息为： 其中，X,为授权用户中继端转发的信号，且|Xf|2= 1，h。为授权用户中继端到授 权用户接收端的信道系数，X;,.为认知用户Sj.发送的干扰信号，且I疋112 = 1，为认知用户Sj 到授权用户接收端的信道系数，n,为授权用户接收端的噪声； 则非可信认知用户接收到的信号为： 其中，心为授权用户发射端到非可信认知用户S的信道系数，为认知用户Sj到 非可信认知用户S的信道系数，苗为认知用户s的噪声； 当授权用户传输完毕，剩余的时隙将分配给认知用户Sj.使用，则认知用户Sj.的接 收端收到的信号为：其中/m,为认知用户Sj.的信号，且I疋二1，、为认知用户Sj.的发射端到接收端 的信道系数，"M,.为认知用户Sj.的噪声。第二个传输阶段，授权用户接收端接收到信号速率为：[003引其中，|h。巧授权用户中继端到接收端的信道功率增益，为认知 用户Sj.到中继端的信道功率增益，非可信认知用户获得的窃听速率为： /N[003引其中，gf,= |hu|%授权用户中继端到非可信认知用户S的信道功率增益， =|、,|2为认知用户Sj.到非可信认知用户S的信道功率增益；贝Ij，此时认知用户获得的传输速率为：[00川其中，=|/?r为认知用户M勺发射端到接收端的信道功率增益。[004引授权用户的传输速率为A，=min(/?;，，馬），窃听端的窃听速率为：[004引 由于max义<mp怒，得到安全速率的下界为； 为了最大化认知用户的传输速率，同时保证授权用户的安全容量，得到W下优化 问题： 其中，巧为授权用户的目标安全容量。 当协作认知用户Si及Sj.给定时，最优的时隙分配因子可W通过下式求解： 对于任意的两个协作认知用户Si及Sj.，通过上式得到时隙分配因子a和P，从而 能够对所有的非可信认知用户遍历，得到最优的协作认知用户。 与现有技术相比，本专利技术具有W下有益的技术效果：本专利技术公开的，在第一个传输阶段 中，认知用户协作授权用户第一跳传输，保证了第一跳传输的安全性，同时认知用户可W获 得相应的频谱补偿来传输认知用户信息；在在第二个传输阶段中，认知用户协作授权用户 第二跳传输，保证了第二跳传输的安全性，同时认知用户可W获得相应的频谱补偿来传输 认知用户信息。通过保证两跳传输的安全性，可W使授权用户安全传输，同时认知用户可W 获得更多授权频谱机会。本专利技术中通过最大化认知用户的传输速率并且保证授权用户的安 全性，形成一个优化问题，通过求解此优化问题，选择最优的协作用户并分配相应的传输时 隙，从而保证授权用户安全传输的同时，给认知用户提供更多的频谱机会。【附图说明】 图1为非可信认知用户协作干扰传输示意图； 图2为协作干扰传输时隙分配示意图；[005引图3为认知用户协作传输概率随Pp变化的仿真图； 图4为认知用户平均传输速率随iC.变化的仿真图。【具体实施方式】当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于非可信认知用户协作干扰的安全传输方法，其特征在于，采用时分机制，将认知无线电网络的每一帧传输等分为两个时隙：第一个传输阶段对应第一个时隙，在此时隙内授权用户占用部分时隙αT来广播信息，同时选择一个认知用户产生干扰信息协助安全传输；其中，T为时隙长度，此时剩余的(1‑α)T时隙将用来进行认知传输；在第二个传输阶段，授权用户中继端占用部分时隙βT来解码并转发授权用户信息，同时选择一个认知用户产生干扰信息来协助安全传输，此时剩余的(1‑β)T时隙将分配给认知用户使用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任品毅，王大伟，王熠晨，杜清河，孙黎，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61