一种全双工中继网络的物理层安全传输方法技术

发明专利技术公开一种全双工中继网络的物理层安全传输方法。方法为：首先发射机向全双工中继节点发送导频信号，全双工中继节点根据接收导频信号的强度，选择全双工中继节点配置最佳的接收天线，剩余天线发射干扰信号，干扰窃听用户的窃听；然后全双工中继节点通过译码转发协议向接收机转发信号，同时采用迫零波束赋形方法对转发信号进行预编码，使得窃听用户位于转发信号对应零空间；接着全双工中继节点计算瞬时接收信干噪比，接收机计算瞬时接收信噪比，得出多天线全双工中继场景下基于译码转发协议的传输链路的瞬时信噪比；最后窃听用户窃听传输数据，并接收来自全双工中继发送的干扰信号。本发明专利技术提高了全双工中继网络的物理层安全性能。

A physical layer secure transmission method for full duplex relay network

The invention discloses a physical layer secure transmission method of a full duplex relay network. The method is as follows: firstly, the transmitter sends pilot signal to the full duplex relay node, and the full duplex relay node selects the best receiving antenna according to the strength of the received pilot signal, and the remaining antenna transmits interference signal to interfere with the eavesdropping of users; then the full duplex relay node forwards the signal to the receiver through decoding and forwarding protocol, and adopts zero forcing wave at the same time Beam shaping method precodes the retransmission signal so that the eavesdropping user is in the zero space corresponding to the retransmission signal; then the full duplex relay node calculates the instantaneous received signal to interference ratio, and the receiver calculates the instantaneous received signal to noise ratio, and obtains the instantaneous signal to noise ratio of the transmission link based on the decoding retransmission protocol in the multi antenna full duplex relay scenario; finally, eavesdropping the user eavesdrops the transmission data and receives it Interference signal from full duplex relay. The invention improves the physical layer security performance of the full duplex relay network.

【技术实现步骤摘要】
一种全双工中继网络的物理层安全传输方法
本专利技术涉及多天线全双工窃听系统物理层安全技术，特别是一种全双工中继网络的物理层安全传输方法。
技术介绍
随着移动互联网的迅速发展，很多垂直行业的业务，如医疗健康、智能家具和智能交通等，将会转移到无线网络平台上，相关的隐私信息(如身份、位置、健康等个人隐私信息)也将随着业务的转移，从封闭的平台转移到开放的平台上，接触状态从线下变成线上，泄露的风险大大增加，因此有必要借助其他技术方法提升网络的物理层安全性能。研究表明，多天线技术通过先进的信号处理技术，可以在不增加发送功率和带宽的情况下大大改善无线网络传输性能，是改善无线网络物理层安全传输方案常用技术之一，并且中继节点采用全双工技术在接收信息的同时进行转发，可以提高频谱利用率和系统吞吐量，且缓解了MAC资源调度带来的拥塞问题和多跳网络中虫孔交换(WormholeSwitching)带来的时延问题，因此，针对多天线的全双工中继网络的物理层安全传输方法研究具有重要意义。传统的全双工中继网络，中继节点在接收信号的同时转发信息，窃听用户可同时从发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全双工中继网络的物理层安全传输方法，其特征在于，包括信道估计、系统数据传输、窃听用户窃听三个阶段，具体为：/n(1)信道估计阶段/n发射机向配置N

【技术特征摘要】
1.一种全双工中继网络的物理层安全传输方法，其特征在于，包括信道估计、系统数据传输、窃听用户窃听三个阶段，具体为：
(1)信道估计阶段
发射机向配置NR根天线的全双工中继节点发送导频信号，全双工中继节点选择合并方案处理接收的信号，计算全双工中继节点不同接收天线的瞬时接收信干噪比；
全双工中继节点的NR根天线根据接收导频信号的强度，选择全双工中继节点配置最佳的接收天线序号i*，剩余天线选定为全双工干扰天线；
(2)系统数据传输阶段
第一时隙，发射机向全双工中继节点的最佳接收天线发送数据，同时全双工中继节点剩余的NR-1根天线采用最大比发射方案向窃听用户发射干扰信号，干扰窃听用户的窃听；
第二时隙，全双工中继节点通过译码转发协议向接收机转发信号，同时在全双工中继节点处采用迫零波束赋形方法，即将窃听用户对应到转发信号零空间的同时，最大化目的接收机接收信号的信噪比；
(3)窃听用户窃听阶段
窃听用户窃听发射机发送数据，并受到全双工中继节点发射干扰数据的干扰。


2.根据权利要求1所述的全双工中继网络的物理层安全传输方法，其特征在于，信道估计阶段，所述计算全双工中继节点不同接收天线的瞬时接收信干噪比，具体如下：
发射机和全双工中继节点第i根天线之间链路的瞬时接收信干噪比为：



其中hARi表示发射机与全双工中继节点第i根天线之间的信道系数，hRR表示全双工中继节点处自干扰信道系数，|hARi|2的均值E[|hARi|2]＝λAR，λAR为给定常数，为全双工中继节点处的噪声功率；PS为发射机的发射功率；PJ为全双工中继干扰信号发射功率；α为全双工中继节点自干扰消除后的自干扰功率残余因子。


3.根据权利要求1所述的全双工中继网络的物理层安全传输方法，其特征在于，系统数据传输阶段，发射机和全双工中继节点最佳接收天线之间的瞬时信干噪比γAR为：



其中，hARi表示发射机与全双工中继节点第i根天线之间的信道系数，PS为发射机的发射功率；hRR表示全双工中继节点收到自干扰的信道系数，PJ为全双工中继干扰信号发射功率；α为全双工中继节点自干扰消除后的自干扰功率残余因子，NR为全双工中继节点配置的天线数量，为全双工中继节点处的噪...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，尚志会，柳永祥，吴昊，张余，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32