一种基于物理层安全的无线认知网络的传输方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于Nakagami信道衰落无线认知网络的传输方法及传输系统。本发明专利技术提供的基于Nakagami信道衰落无线认知网络的传输方法及传输系统，其传输链路均服从Nakagami衰落信道，首先计算能够正确解码源信号的解码认知中继与目的节点链路的中继信道容量，并根据解码认知中继与各个窃听节点链路的信道容量确定每个解码认知中继的窃听信道容量。然后根据中继信道容量与窃听信道容量确定每个解码认知中继的安全容量。最后筛选安全容量最大的解码认知中继作为最优认知中继，通过最优认知中继将认知发送节点发送的源信号传输给目的节点，从而基于更实际的信道条件和窃听状态有效提高了无线认知网络的物理层安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物理层安全的无线认知网络的传输方法及系统
本专利技术涉及无线网络传输领域，特别是涉及一种基于物理层安全的服从Nakagami衰落的无线认知网络的传输方法及系统。
技术介绍
现有技术中存在的基于无线认知网络提高物理层安全性的方案，以中断概率或截获概率为标准判断中继选择方案是否提高了物理层安全性能，但其均是基于Rayleigh衰落信道非协作窃听方式进行研究的。而Nakagami衰落相比Rayleigh衰落信道更符合实际实验数据且更为通用，但是现有的技术方案无法保证Nakagami信道衰落下无线认知网络的物理层的安全性。因此，如何提供一种基于物理层安全的Nakagami信道衰落下无线认知网络的传输方法及系统，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于物理层安全的无线认知网络的传输方法及系统，能够基于更实际的信道条件和窃听状态有效提高无线认知网络的物理层安全性能。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于Nakagami信道衰落无线认知网络的传输方法，所述传输方法包括：获取认知发送节点、认知中继、目的节点及各个窃听节点，其中，所述认知发送节点与所述认知中继之间的链路、所述认知中继与所述目的节点之间的链路及所述认知中继与所述窃听节点之间的链路均服从Nakagami衰落；当所述认知发送节点给各个认知中继发送源信号后，计算解码认知中继与目的节点之间的链路的中继信道容量，所述解码认知中继为能够正确解码所述源信号的认知中继；根据所述解码认知中继与各个窃听节点链路的信道容量确定所述解码认知中继的窃听信道容量；根据所述解码认知中继的所述中继信道容量与所述窃听信道容量确定每个所述解码认知中继的安全容量；从各个所述解码认知中继中筛选安全容量最大的解码认知中继作为最优认知中继，所述最优认知中继用于将所述认知发送节点发送的所述源信号传输给所述目的节点。可选的，所述计算解码认知中继与目的节点之间的链路的中继信道容量之前，还包括：判断是否存在能够正确解码所述源信号的认知中继，获得第一判断结果；当所述第一判断结果表示不存在能够正确解码所述源信号的认知中继，则中断传输；当所述第一判断结果表示存在能够正确解码所述源信号的认知中继，则将能够正确解码所述源信号的所述认知中继确定为解码认知中继。可选的，所述根据所述解码认知中继与各个窃听节点链路的信道容量确定所述解码认知中继的窃听信道容量，具体包括：根据公式：计算所述解码认知中继与各个窃听节点之间的链路信道容量，其中，Ciej表示链路信道容量，hiej表示第i个解码认知中继与第j个窃听节点链路的Nakagami信道衰落系数，hpej表示主网络中主用户与第j个窃听节点链路的Nakagami信道衰落系数，PCT表示认知发送节点的发射功率，PPU表示主网络中主用户的发射功率，N0表示噪声方差；H0表示授权频谱没有被主用户占用，H1表示授权频谱被主用户占用；根据每个所述解码认知中继到各个窃听节点的链路信道容量确定所述解码认知中继的窃听信道容量。可选的，所述根据每个所述解码认知中继到各个窃听节点的链路信道容量确定所述解码认知中继的窃听信道容量，具体包括：获取当前传输中的协作窃听方式；判断所述协作窃听方式为选择式协作窃听还是最大比合并式协作窃听，获得第二判断结果；当所述第二判断结果表示所述协作窃听方式为选择式协作窃听时，从每个所述解码认知中继到各个窃听节点的链路信道容量中筛选出最大的链路信道容量作为对应的解码认知中继的窃听信道容量；当所述第二判断结果表示所述协作窃听方式为最大比合并式协作窃听时，获取各个所述窃听节点的信道容量系数；根据各个所述信道容量系数及各个链路信道容量确定所述解码认知中继的窃听信道容量。可选的，所述计算解码认知中继与目的节点之间的链路的中继信道容量，具体包括：根据公式：计算解码认知中继与目的节点之间的链路的中继信道容量，其中，Cid表示中继信道容量，PCT表示认知发送节点的发射功率，PPU表示主网络中主用户的发射功率，N0表示噪声方差，hid表示解码认知中继与目的节点链路的Nakagami信道衰落系数，hpd表示主网络中主用户与目的节点链路的Nakagami信道衰落系数；H0表示授权频谱没有被主用户占用，H1表示授权频谱被主用户占用。一种基于Nakagami信道衰落无线认知网络的传输系统，所述传输系统包括：节点获取模块，用于获取认知发送节点、认知中继、目的节点及各个窃听节点，其中，所述认知发送节点与所述认知中继之间的链路、所述认知中继与所述目的节点之间的链路及所述认知中继与所述窃听节点之间的链路均服从Nakagami衰落；中继信道容量确定模块，用于当所述认知发送节点给各个认知中继发送源信号后，计算解码认知中继与目的节点之间的链路的中继信道容量，所述解码认知中继为能够正确解码所述源信号的认知中继；窃听信道容量确定模块，用于根据所述解码认知中继与各个窃听节点链路的信道容量确定所述解码认知中继的窃听信道容量；安全容量确定模块，用于根据所述解码认知中继的所述中继信道容量与所述窃听信道容量确定每个所述解码认知中继的安全容量；筛选模块，用于从各个所述解码认知中继中筛选安全容量最大的解码认知中继作为最优认知中继，所述最优认知中继用于将所述认知发送节点发送的所述源信号传输给所述目的节点。可选的，所述传输系统还包括：第一判断模块，用于判断是否存在能够正确解码所述源信号的认知中继，获得第一判断结果；传输中断模块，用于当所述第一判断结果表示不存在能够正确解码所述源信号的认知中继，则中断传输；解码认知中继确定模块，用于当所述第一判断结果表示存在能够正确解码所述源信号的认知中继，则将能够正确解码所述源信号的所述认知中继确定为解码认知中继。可选的，所述窃听信道容量确定模块包括：信道容量计算单元，用于根据公式：计算所述解码认知中继与各个窃听节点之间的链路信道容量，其中，Ciej表示链路信道容量，，hiej表示第i个解码认知中继与第j个窃听节点链路的Nakagami信道衰落系数，hpej表示主网络中主用户与第j个窃听节点链路的Nakagami信道衰落系数，PCT表示认知发送节点的发射功率，PPU表示主网络中主用户的发射功率，N0表示噪声方差；H0表示授权频谱没有被主用户占用，H1表示授权频谱被主用户占用；窃听信道容量确定单元，用于根据每个所述解码认知中继到各个窃听节点的链路信道容量确定所述解码认知中继的窃听信道容量。可选的，所述窃听信道容量确定单元包括：窃听方式获取子单元，用于获取当前传输中的协作窃听方式；第二判断子单元，用于判断所述协作窃听方式为选择式协作窃听还是最大比合并式协作窃听，获得第二判断结果；筛选子单元，用于当所述第二判断结果表示所述协作窃听方式为选择式协作窃听时，从每个所述解码认知中继到各个窃听节点的链路信道容量中筛选出最大的链路信道容量作为对应的解码认知中继的窃听信道容量；容量系数获取子单元，用于当所述第二判断结果表示所述协作窃听方式为最大比合并式协作窃听时，获取各个所述窃听节点的信道容量系数；合并式窃听容量确定子单元，用于根据各个所述信道容量系数及各个链路信道容量确定所述解码认知中继的窃听信道容量。可选的，所述中继信道容量确定模块根据公式：计算解码本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Nakagami信道衰落无线认知网络的传输方法，其特征在于，所述传输方法包括：获取认知发送节点、认知中继、目的节点及各个窃听节点，其中，所述认知发送节点与所述认知中继之间的链路、所述认知中继与所述目的节点之间的链路及所述认知中继与所述窃听节点之间的链路均服从Nakagami衰落；当所述认知发送节点给各个认知中继发送源信号后，计算解码认知中继与目的节点之间的链路的中继信道容量，所述解码认知中继为能够正确解码所述源信号的认知中继；根据所述解码认知中继与各个窃听节点链路的信道容量确定所述解码认知中继的窃听信道容量；根据所述解码认知中继的所述中继信道容量与所述窃听信道容量确定每个所述解码认知中继的安全容量；从各个所述解码认知中继中筛选安全容量最大的解码认知中继作为最优认知中继，所述最优认知中继用于将所述认知发送节点发送的所述源信号传输给所述目的节点。

【技术特征摘要】
1.一种基于Nakagami信道衰落无线认知网络的传输方法，其特征在于，所述传输方法包括：获取认知发送节点、认知中继、目的节点及各个窃听节点，其中，所述认知发送节点与所述认知中继之间的链路、所述认知中继与所述目的节点之间的链路及所述认知中继与所述窃听节点之间的链路均服从Nakagami衰落；当所述认知发送节点给各个认知中继发送源信号后，计算解码认知中继与目的节点之间的链路的中继信道容量，所述解码认知中继为能够正确解码所述源信号的认知中继；根据所述解码认知中继与各个窃听节点链路的信道容量确定所述解码认知中继的窃听信道容量；根据所述解码认知中继的所述中继信道容量与所述窃听信道容量确定每个所述解码认知中继的安全容量；从各个所述解码认知中继中筛选安全容量最大的解码认知中继作为最优认知中继，所述最优认知中继用于将所述认知发送节点发送的所述源信号传输给所述目的节点。2.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述计算解码认知中继与目的节点之间的链路的中继信道容量之前，还包括：判断是否存在能够正确解码所述源信号的认知中继，获得第一判断结果；当所述第一判断结果表示不存在能够正确解码所述源信号的认知中继，则中断传输；当所述第一判断结果表示存在能够正确解码所述源信号的认知中继，则将能够正确解码所述源信号的所述认知中继确定为解码认知中继。3.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述根据所述解码认知中继与各个窃听节点链路的信道容量确定所述解码认知中继的窃听信道容量，具体包括：根据公式：计算所述解码认知中继与各个窃听节点之间的链路信道容量，其中，Ciej表示链路信道容量，hiej表示第i个解码认知中继与第j个窃听节点链路的Nakagami信道衰落系数，hpej表示主网络中主用户与第j个窃听节点链路的Nakagami信道衰落系数，PCT表示认知发送节点的发射功率，PPU表示主网络中主用户的发射功率，N0表示噪声方差；H0表示授权频谱没有被主用户占用，H1表示授权频谱被主用户占用；根据每个所述解码认知中继到各个窃听节点的链路信道容量确定所述解码认知中继的窃听信道容量。4.根据权利要求3所述的传输方法，其特征在于，所述根据每个所述解码认知中继到各个窃听节点的链路信道容量确定所述解码认知中继的窃听信道容量，具体包括：获取当前传输中的协作窃听方式；判断所述协作窃听方式为选择式协作窃听还是最大比合并式协作窃听，获得第二判断结果；当所述第二判断结果表示所述协作窃听方式为选择式协作窃听时，从每个所述解码认知中继到各个窃听节点的链路信道容量中筛选出最大的链路信道容量作为对应的解码认知中继的窃听信道容量；当所述第二判断结果表示所述协作窃听方式为最大比合并式协作窃听时，获取各个所述窃听节点的信道容量系数；根据各个所述信道容量系数及各个链路信道容量确定所述解码认知中继的窃听信道容量。5.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述计算解码认知中继与目的节点之间的链路的中继信道容量，具体包括：根据公式：计算解码认知中继与目的节点之间的链路的中继信道容量，其中，Cid表示中继信道容量，PCT表示认知发送节点的发射功率，PPU表示主网络中主用户的发射功率，N0表示噪声方差，hid表示解码认知中继与目的节点链路的Nakagami信道衰落系数，hpd表示主网络中主用户与目的节点链路的Nakagami信道衰落系数；H0表示授权频谱没有被主用户占用，H1表示授权频谱被主用户占用。6.一种基于Nakagami信道衰落无线认知网络的传...

【专利技术属性】
技术研发人员：李美玲，王安红，王昱昊，张雄，李莹，杨勇，何秋生，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西,14