基于非可信認知用戶協(xié)作干擾的安全傳輸方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于無線通信技術領域，設及無線電網(wǎng)絡中安全傳輸及頻譜接入方案設 計，具體設及一種基于非可信認知用戶協(xié)作干擾的安全傳輸方法。
【背景技術】
[0002] 隨著無線技術和無線設備的飛速發(fā)展，頻譜資源的需求急劇上升，但是傳統(tǒng)的固 定頻譜接入機制并沒有考慮到頻譜資源在時間和空間上的變化的特征，因而造成了頻譜資 源浪費，進而導致頻譜利用率低。認知無線電技術可W充分利用那些未被授權用戶使用的 頻譜機會來傳輸信息，從而提高了頻譜效率，緩解了頻譜資源緊張局面。在認知無線電網(wǎng)絡 中，認知用戶可W通過頻譜檢測來確定那些授權用戶未使用的頻譜機會并且使用該些頻譜 機會來傳輸信息?；蛘撸J知用戶可W和授權用戶共享信道傳輸自身的信息，但認知用戶對 授權用戶的干擾在一個干擾口限之下。由于認知用戶和授權用戶分別屬于不同的通信系 統(tǒng)，他們之間有時候并不是可信的，因此認知網(wǎng)絡中同樣存在安全問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于非可信認知用戶協(xié)作干擾的安全傳輸方法，該方 法可W保證授權用戶的安全傳輸，同時也可W使認知用戶獲得確定的頻譜機會。
[0004] 本發(fā)明是通過W下技術方案來實現(xiàn)：
[0005] -種基于非可信認知用戶協(xié)作干擾的安全傳輸方法，采用時分機制，將認知無線 電網(wǎng)絡的每一帖傳輸?shù)确譃閮蓚€時隙：
[0006] 第一個傳輸階段對應第一個時隙，在此時隙內(nèi)授權用戶占用部分時隙aT來廣播 信息，同時選擇一個認知用戶產(chǎn)生干擾信息協(xié)助安全傳輸；其中，T為時隙長度，此時剩余 的（1-a)T時隙將用來進行認知傳輸；
[0007] 在第二個傳輸階段，授權用戶中繼端占用部分時隙0T來解碼并轉(zhuǎn)發(fā)授權用戶信 息，同時選擇一個認知用戶產(chǎn)生干擾信息來協(xié)助安全傳輸，此時剩余的（1-0 )T時隙將分 配給認知用戶使用。
[0008] 在第一個階段，授權用戶選擇一個最優(yōu)的認知用戶Si占用部分時隙aT進行安全 傳輸，則授權用戶中繼端收到的信息為：
[0009]
[0010] 其中，Xp為授權用戶的信號，且|Xp|2= 1，hpr為授權用戶發(fā)射端到中繼端的信道 系數(shù)，Pp為授權用戶的發(fā)射功率，為認知用戶Si發(fā)送的干擾信號，且I.Y, |2 =1，為認知 用戶Si到中繼端的信道系數(shù)，P,為認知用戶的發(fā)射功率，n,為授權用戶中繼端的噪聲；
[0011] 貝ij，此時非可信認知用戶接收到的信號為：
[0012]
[0013] 其中，hp,為授權用戶發(fā)射端到非可信認知用戶s的信道系數(shù)，、i為認知用戶Si到 非可信認知用戶S的信道系數(shù)，為認知用戶S的噪聲；
[0014] 當授權用戶傳輸完畢，剩余的時隙將分配給認知用戶Si使用，則認知用戶Si的接 收端收到的信號為：
[0015]
[0016] 其中，^"1為認知用戶Si的信號，且|疋& |2二為認知用戶Si的發(fā)射端到接收端的 信道系數(shù)，"巧為認知用戶Si的噪聲。
[0017] 第一個傳輸階段，授權用戶中繼端接收到信號速率為：
[0018]
[0019] 其中，^是由于傳輸分為兩個階段，gpt= |hpt|2為授權用戶發(fā)射端到中繼端的信 道功率增益，為認知用戶Si到中繼端的信道功率增益，非可信認知用戶獲得的竊 聽速率為；
[0020]
[002。 其中，gp,=Itvl%授權用戶發(fā)射端到非可信認知用戶S的信道功率增益， 各y=|/為認知用戶S劇非可信認知用戶S的信道功率增益；
[0022] 貝Ij，此時認知用戶獲得的傳輸速率為：
[0023]
[0024] 其中，g,, =|\,|2為認知用戶Sj.的發(fā)射端到接收端的信道功率增益。
[00巧]在第二個階段，授權用戶選擇一個最優(yōu)的認知用戶Sj.占用時隙0T進行安全傳 輸，則授權用戶中繼端收到的信息為：
[0026]
[0027] 其中，X,為授權用戶中繼端轉(zhuǎn)發(fā)的信號，且|Xf|2= 1，h。為授權用戶中繼端到授 權用戶接收端的信道系數(shù)，X;,.為認知用戶Sj.發(fā)送的干擾信號，且I疋112 = 1，為認知用戶Sj 到授權用戶接收端的信道系數(shù)，n,為授權用戶接收端的噪聲；
[0028] 則非可信認知用戶接收到的信號為：
[0029]
[0030] 其中，心為授權用戶發(fā)射端到非可信認知用戶S的信道系數(shù)，為認知用戶Sj到 非可信認知用戶S的信道系數(shù)，苗為認知用戶s的噪聲；
[0031] 當授權用戶傳輸完畢，剩余的時隙將分配給認知用戶Sj.使用，則認知用戶Sj.的接 收端收到的信號為：
[0032]
[0033]其中/m,為認知用戶Sj.的信號，且I疋二1，、為認知用戶Sj.的發(fā)射端到接收端 的信道系數(shù)，"M,.為認知用戶Sj.的噪聲。
[0034]第二個傳輸階段，授權用戶接收端接收到信號速率為：
[00 巧]
[003引其中，|h。巧授權用戶中繼端到接收端的信道功率增益，為認知 用戶Sj.到中繼端的信道功率增益，非可信認知用戶獲得的竊聽速率為： /N
[0037]
[003引其中，gf,= |hu|%授權用戶中繼端到非可信認知用戶S的信道功率增益， =|、,|2為認知用戶Sj.到非可信認知用戶S的信道功率增益；
[0039]貝Ij，此時認知用戶獲得的傳輸速率為：
[0040]
[00川其中，=|/?r為認知用戶M勺發(fā)射端到接收端的信道功率增益。
[004引授權用戶的傳輸速率為A，=min(/?;，，馬），竊聽端的竊聽速率為：
[004引 由于max義<mp怒，得到安全速率的下界為；
[0044]
[0045] 為了最大化認知用戶的傳輸速率，同時保證授權用戶的安全容量，得到W下優(yōu)化 問題：
[0046]
[0047]
[0048] 其中，巧為授權用戶的目標安全容量。
[0049] 當協(xié)作認知用戶Si及Sj.給定時，最優(yōu)的時隙分配因子可W通過下式求解：
[0053] 對于任意的兩個協(xié)作認知用戶Si及Sj.，通過上式得到時隙分配因子a和P，從而 能夠?qū)λ械姆强尚耪J知用戶遍歷，得到最優(yōu)的協(xié)作認知用戶。
[0054] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有W下有益的技術效果：
[00巧]本發(fā)明公開的基于非可信認知用戶協(xié)作干擾的安全傳輸方法，在第一個傳輸階段 中，認知用戶協(xié)作授權用戶第一跳傳輸，保證了第一跳傳輸?shù)陌踩?，同時認知用戶可W獲 得相應的頻譜補償來傳輸認知用戶信息；在在第二個傳輸階段中，認知用戶協(xié)作授權用戶 第二跳傳輸，保證了第二跳傳輸?shù)陌踩裕瑫r認知用戶可W獲得相應的頻譜補償來傳輸 認知用戶信息。通過保證兩跳傳輸?shù)陌踩?，可W使授權用戶安全傳輸，同時認知用戶可W 獲得更多授權頻譜機會。本發(fā)明中通過最大化認知用戶的傳輸速率并且保證授權用戶的安 全性，形成一個優(yōu)化問題，通過求解此優(yōu)化問題，選擇最優(yōu)的協(xié)作用戶并分配相應的傳輸時 隙，從而保證授權用戶安全傳輸?shù)耐瑫r，給認知用戶提供更多的頻譜機會。
【附圖說明】
[0056] 圖1為非可信認知用戶協(xié)作干擾傳輸示意圖；
[0057] 圖2為協(xié)作干擾傳輸時隙分配示意圖；
[005引圖3為認知用戶協(xié)作傳輸概率隨Pp變化的仿真圖；
[0059] 圖4為認知用戶平均傳輸速率隨iC.變化的仿真圖。
【具體實施方式】