CN109982407B - Noma系统中基于中继选择的安全传输系统及其方法 - Google Patents
Noma系统中基于中继选择的安全传输系统及其方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109982407B CN109982407B CN201910010734.0A CN201910010734A CN109982407B CN 109982407 B CN109982407 B CN 109982407B CN 201910010734 A CN201910010734 A CN 201910010734A CN 109982407 B CN109982407 B CN 109982407B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- node
- relay
- signal
- representing
- interference
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/155—Ground-based stations
- H04B7/15564—Relay station antennae loop interference reduction
- H04B7/15585—Relay station antennae loop interference reduction by interference cancellation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
- H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
- H04W40/22—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing using selective relaying for reaching a BTS [Base Transceiver Station] or an access point
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
- H04W52/04—TPC
- H04W52/38—TPC being performed in particular situations
- H04W52/46—TPC being performed in particular situations in multi hop networks, e.g. wireless relay networks
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了一种NOMA系统中基于中继选择的安全传输系统及其方法,具有源节点、至少2个目标节点、若干个中继节点以及窃听节点,所述方法如下:所述源节点向所述目标节点发起通信;所述源节点的通信信号被其中某个所述中继节点接收;某个所述中继节点将接收到的所述通信信号进行处理;所述目标节点接收经步骤S3处理的通信信号。本发明的有益效果在于联合考虑NOMA系统中目标节点的安全容量,可直接提升系统的最终安全容量,降低截断概率。本发明通过中继选择方式,以最优选择策略,兼顾考虑目标节点的安全容量,使用较小的计算复杂度,提升系统总容量。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域,具体涉及NOMA系统中基于中继选择的安全传输系统及其方法。
背景技术
随着无线互联网的迅猛发展,下一代无线通信系统需要应对海量的连接请求与数据传输需求。非正交多址接入技术(NOMA)因其能够提供较高的频谱效率,已经被采纳为5G核心技术。IEEE communications letters在2016年3月第20期刊出论文”Uplink Non-orthogonal Multiple Access in 5G Systems”,详细介绍NOMA技术在上行5G系统中的应用,从理论上分析了其速率和的闭式表达式,结果显示,相比于传统的正交多址接入系统,NOMA技术可明显提升系统容量。基于NOMA技术的通信系统可在有限的无线频谱约束下,提供比正交多址接入系统更多的系统容量,并可根据用户的服务质量需求,采用灵活的调制编码方式,以进一步降低多用户干扰。
然而,当存在窃听用户条件下,NOMA通信系统下的安全通信问题却没有得到应有的关注。因此,研究NOMA通信系统中的安全传输机制问题,显得尤其迫切。
近年来的专利中有部分关注上述问题,比如:用于非正交多址系统的用户配对方法(专利申请号201710818319.9)考虑不可信终端用户之间的配对问题;以及一种基于非正交多址接入的物理层安全传输系统(专利申请号201810232953.9)考虑单中继条件下安全通信问题。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明旨在提供NOMA系统中基于中继选择的安全传输系统及其方法。进一步的,本发明通过对NOMA通信系统中等效的安全容量最大化为目标,同时兼顾两个数据流的安全传输需求,以两个数据流中最小安全容量最大化为选择准则,选择中最优的中继节点,以此来提升系统的安全容量。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
NOMA系统中基于中继选择的安全传输系统及其方法,具有源节点、至少2个目标节点、若干个中继节点以及窃听节点,其特征在于,所述方法如下:
S1所述源节点向所述目标节点发起通信;
S2所述源节点的通信信号被其中某个所述中继节点接收;
S3某个所述中继节点将接收到的所述通信信号进行处理;
S4所述目标节点接收经步骤S3处理的通信信号。
需要说明的是,所述窃听节点通过无线信号对所述中继节点进行窃听。
需要说明的是,所述步骤S3中的中继节点的处理方式为放大转发所述通信信号,再将所述通信信号发送至所述目标节点。
需要说明的是,当进行所述放大转发的工作方式时,所述目标节点的信干噪比为:
上式中,α1与α2分别为两个数据流对应的功率分配因子,其满足总和为:α1+α2=1;PS为源节点的发射功率,un表示源节点到中继节点无线链路的衰落功率;gn,1表示中继节点到D1节点的无线链路的衰落功率;σ2表示接收节点的高斯白噪声功率;κn表示中继节点的放大因子。
需要说明的是,还包括步骤S4.1,当所述目标节点接收所述处理后的通信信号时,进行串行干扰抵消。
需要说明的是,进行所述串行干扰抵消后,第一个数据流s1等效的信干噪比为:
上式中,gn,2表示中继节点到目标节点的无线链路的衰落功率。
需要说明的是,对进行所述串行干扰抵消后获得了第一个数据流s1,第二个数据流s2等效的信干噪比为:
需要说明的是,当所述窃听节点进行干扰抵消时,数据流对应的信干噪比分别为:
需要说明的是,所述数据流的安全容量为:
需要说明的是,最优中继选择准则可表示为:
本发明的有益效果在于:
1、本发明通过中继选择方式来增强NOMA系统的安全容量,以提升系统的安全特性
2、中继选择方式以最小化安全容量最大化为准则,通过上述选择准则来提升系统的安全传输能力
3、本发明也可应用于多个目标节点系统中,将中继与目标节点进行联合选择,以进一步提升系统安全容量。
附图说明
图1为本发明通信信号传输示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的描述,需要说明的是,本实施例以本技术方案为前提,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围并不限于本实施例。
NOMA系统中基于中继选择的安全传输系统及其方法,具有源节点、至少2个目标节点、若干个中继节点以及窃听节点,其特征在于,所述方法如下:
S1所述源节点向所述目标节点发起通信;
S2所述源节点的通信信号被其中某个所述中继节点接收;
S3某个所述中继节点将接收到的所述通信信号进行处理;
S4所述目标节点接收经步骤S3处理的通信信号。
需要说明的是,所述窃听节点通过无线信号对所述中继节点进行窃听。
需要说明的是,所述步骤S3中的中继节点的处理方式为放大转发所述通信信号,再将所述通信信号发送至所述目标节点。
需要说明的是,当进行所述放大转发的工作方式时,所述目标节点的信干噪比为:
上式中,α1与α2分别为两个数据流对应的功率分配因子,其满足总和为:α1+α2=1;Ps为源节点的发射功率,un表示源节点到中继节点无线链路的衰落功率;gn,1表示中继节点到D1节点的无线链路的衰落功率;σ2表示接收节点的高斯白噪声功率;κn表示中继节点的放大因子。
需要说明的是,还包括步骤S4.1,当所述目标节点接收所述处理后的通信信号时,进行串行干扰抵消。
需要说明的是,进行所述串行干扰抵消后,第一个数据流s1等效的信干噪比为:
上式中,gn,2表示中继节点到目标节点的无线链路的衰落功率。
需要说明的是,对进行所述串行干扰抵消后获得了第一个数据流s1,第二个数据流s2等效的信干噪比为:
需要说明的是,当所述窃听节点进行干扰抵消时,数据流对应的信干噪比分别为:
需要说明的是,所述数据流的安全容量为:
需要说明的是,最优中继选择准则可表示为:
实施例
本发明的应用场景如图1所示,系统中包含一个源节点S,两个目标节点D1和D2,N个中继节点,R1,R2,…,RN,以及一个窃听节点E。由于源节点与目标节点之间距离较远,需要经过中继节点转发辅助,才能完成通信过程。中继节点可使用放大转发方式进行工作。窃听节点只对中继节点进行无线信号窃听。
当中继节点采用放大转发工作模式时,D1节点的信干噪比为:
上式中,α1与α2分别为两个数据流对应的功率分配因子,其满足总和为:α1+α2=1。PS为源节点的发射功率,un表示源节点到中继节点无线链路的衰落功率;gn,1表示中继节点到D1节点的无线链路的衰落功率;σ2表示接收节点的高斯白噪声功率。κn表示中继节点的放大因子。
同理,对于D2节点,首先采用串行干扰抵消(SIC),将干扰信号进行抵消。此时,第一个数据流s1等效的信干噪比为:
上式中,gn,2表示中继节点到D2节点的无线链路的衰落功率.
经过SIC处理之后,对于第二个数据流s2等效的信干噪比为:
同理,对于窃听节点,假设其计算能力足够强大,可实现并行干扰抵消。此时,两个数据流对应的信干噪比分别为:
根据安全容量定义,两个数据流的安全容量为:
通过中继选择,可以有效提升系统的安全容量。最优中继选择准则可表示为:
本发明通过对NOMA通信系统中等效的安全容量最大化为目标,同时兼顾两个数据流的安全传输需求,以两个数据流中最小安全容量最大化为选择准则,选择中最优的中继节点,以此来提升系统的安全容量。
当系统中无法获取窃听节点的信道状态信息时,我们可将上述选择准则进行简化,只选择两个节点的最小容量最大化,即:
本发明的创造性特点是联合考虑NOMA系统中目标节点的安全容量,可直接提升系统的最终安全容量,降低截断概率。本发明通过中继选择方式,以最优选择策略,兼顾考虑目标节点的安全容量,使用较小的计算复杂度,提升系统总容量。
对于本领域的技术人员来说,可以根据以上的技术方案和构思,给出各种相应的改变和变形,而所有的这些改变和变形,都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.NOMA系统中基于中继选择的安全传输系统,具有源节点、至少2个目标节点、若干个中继节点以及窃听节点,其特征在于,所述系统如下:
S1所述源节点向所述目标节点发起通信;
S2所述源节点的通信信号被其中某个所述中继节点接收;
S3某个所述中继节点将接收到的所述通信信号进行处理;
S4所述目标节点接收经步骤S3处理的通信信号;
S5通过中继选择方式来增强NOMA系统的安全容量;
还包括步骤S4.1,当所述目标节点接收所述处理后的通信信号时,进行串行干扰抵消;
当所述窃听节点进行干扰抵消时,数据流对应的信干噪比分别为:
上式中,α1与α2分别为两个数据流对应的功率分配因子,其满足总和为:α1+α2=1;PS为源节点的发射功率,un表示源节点到中继节点无线链路的衰落功率;σ2表示接收节点的高斯白噪声功率;κn表示中继节点的放大因子;
所述数据流的安全容量为:
上式中,表示当进行放大转发的工作方式时目标节点的信干噪比,/>表示第二个数据流s2等效的信干噪比;
最优中继选择准则可表示为:
2.根据权利要求1所述的NOMA系统中基于中继选择的安全传输系统,其特征在于,所述窃听节点通过无线信号对所述中继节点进行窃听。
3.根据权利要求1所述的NOMA系统中基于中继选择的安全传输系统,其特征在于,所述步骤S3中的中继节点的处理方式为放大转发所述通信信号,再将所述通信信号发送至所述目标节点。
4.根据权利要求3所述的NOMA系统中基于中继选择的安全传输系统,其特征在于,当进行所述放大转发的工作方式时,所述目标节点的信干噪比为:
上式中,gn,1表示中继节点到D1节点的无线链路的衰落功率。
5.根据权利要求1所述的NOMA系统中基于中继选择的安全传输系统,其特征在于,进行所述串行干扰抵消后,第一个数据流s1等效的信干噪比为:
上式中,gn,2表示中继节点到目标节点的无线链路的衰落功率。
6.根据权利要求1所述的NOMA系统中基于中继选择的安全传输系统,其特征在于,对进行所述串行干扰抵消后获得了第一个数据流s1,第二个数据流s2等效的信干噪比为:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910010734.0A CN109982407B (zh) | 2019-01-07 | 2019-01-07 | Noma系统中基于中继选择的安全传输系统及其方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910010734.0A CN109982407B (zh) | 2019-01-07 | 2019-01-07 | Noma系统中基于中继选择的安全传输系统及其方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN109982407A CN109982407A (zh) | 2019-07-05 |
CN109982407B true CN109982407B (zh) | 2023-09-29 |
Family
ID=67076520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910010734.0A Active CN109982407B (zh) | 2019-01-07 | 2019-01-07 | Noma系统中基于中继选择的安全传输系统及其方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN109982407B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110740492B (zh) * | 2019-10-26 | 2021-10-01 | 中国人民解放军陆军工程大学 | 一种安全容量最大化的异构网络中安全接入策略 |
CN111510987B (zh) * | 2020-03-13 | 2022-09-02 | 西安电子科技大学 | 一种基于安全协作noma网络的中继选择方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105142199A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-12-09 | 扬州大学 | 一种基于门限和最大化安全容量的中继选择方法 |
CN105812037A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-07-27 | 西安交通大学 | 基于接收端空间调制的噪声消除安全传输方法 |
CN107819738A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-03-20 | 北京邮电大学 | 全双工中继系统中基于功率分配的物理层安全控制方法 |
CN108809365A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-11-13 | 华侨大学 | 一种基于中继链路最优用户选择的协作加扰安全传输方法 |
CN108834112A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-11-16 | 南京邮电大学 | 一种基于noma的中继辅助d2d通信系统功率分配方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013000171A1 (zh) * | 2011-06-30 | 2013-01-03 | 北京邮电大学 | 基于非再生中继方式的中继转发的控制方法和装置 |
-
2019
- 2019-01-07 CN CN201910010734.0A patent/CN109982407B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105142199A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-12-09 | 扬州大学 | 一种基于门限和最大化安全容量的中继选择方法 |
CN105812037A (zh) * | 2016-03-07 | 2016-07-27 | 西安交通大学 | 基于接收端空间调制的噪声消除安全传输方法 |
CN107819738A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-03-20 | 北京邮电大学 | 全双工中继系统中基于功率分配的物理层安全控制方法 |
CN108809365A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-11-13 | 华侨大学 | 一种基于中继链路最优用户选择的协作加扰安全传输方法 |
CN108834112A (zh) * | 2018-06-13 | 2018-11-16 | 南京邮电大学 | 一种基于noma的中继辅助d2d通信系统功率分配方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Sabrina Gerbracht 等.Non-regenerative two-hop wiretap channels using interference neutralization.2012 IEEE International Workshop on Information Forensics and Security (WIFS).2013,258-263. * |
方禾 等.多信道无线网络中窃听与干扰攻击的对抗策略.四川大学学报(工程科学版).2016,第48卷(第48期),119-125. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN109982407A (zh) | 2019-07-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108601088B (zh) | 一种基于非正交多址接入的协作通信方法及系统 | |
CN109743729B (zh) | 一种无线携能协作系统的保密传输方法 | |
CN104105158B (zh) | 一种基于d2d中继通信的中继选择方法 | |
CN102804869B (zh) | 用于协同mimo 的多频带天线 | |
CN101997647B (zh) | 一种网络编码传输方法 | |
CN106162846A (zh) | 一种考虑sic能耗的两用户noma下行能效优化方法 | |
CN109982407B (zh) | Noma系统中基于中继选择的安全传输系统及其方法 | |
CN106900030A (zh) | 中继ofdm网络中基于中继策略选择及资源分配安全传输方法 | |
CN114024640A (zh) | 全双工能量收集中继系统中鲁棒的中继节点选择方法 | |
CN107172706B (zh) | 一种基于d2d通信的联合无线资源分配和功率控制方法 | |
CN104202790B (zh) | 一种基于功率自适应的mimo-ccrn瓶颈效应消除方法 | |
CN109787828B (zh) | 认知swipt最佳节点选择与波束成型联合设计方法 | |
CN105591678A (zh) | 一种基于系统频谱效率的多用户多中继选择方法 | |
Kong et al. | Cooperative rate-splitting multiple access in heterogeneous networks | |
CN104202277B (zh) | 一种认知中继网络的次用户网络线性收发机的设计方法 | |
CN112804723A (zh) | 一种基于协作非正交多址系统的用户配对与中继选择联合算法 | |
CN110248403A (zh) | 一种基于非正交多址的最大化d2d连接数的资源管控方法 | |
CN110049452A (zh) | 基于noma的新型两阶段合作多播方案 | |
Wan et al. | Sum rate maximization for Cooperative Noma with hardware impairments | |
CN113473388B (zh) | 基于人工噪声的noma全双工用户协作保密传输方法 | |
CN106851771B (zh) | 联合中继选择和功率分配的全双工d2d的能效优化方法 | |
CN109951266B (zh) | 一种基于qam调制的全双工双向中继方法 | |
CN108540265B (zh) | 基于网络编码的d2d干扰消除和协作转发方法 | |
Swami et al. | Noma for 5G and beyond wireless networks | |
Archana et al. | Integrated approach for efficient power consumption and resource allocation in MIMO-OFDMA |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |