專(zhuān)利名稱(chēng)：基于分層調(diào)制的無(wú)線(xiàn)中繼安全轉(zhuǎn)發(fā)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于分層調(diào)制的無(wú)線(xiàn)中繼安全轉(zhuǎn)發(fā)方法。
背景技術(shù)：
在無(wú)線(xiàn)通信過(guò)程中，由于設(shè)備的發(fā)射功率和帶寬有限，以及信道質(zhì)量會(huì)隨時(shí)間變化，有時(shí)基站發(fā)送的信號(hào)不能直接被用戶(hù)解碼。為解決該問(wèn)題，通常利用中繼來(lái)幫助基站將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給用戶(hù)，即如果基站到用戶(hù)之間的信道質(zhì)量較差而基站到中繼且中繼到用戶(hù)之間的信道質(zhì)量較好，則基站可以通過(guò)經(jīng)由中繼的發(fā)送路徑傳輸數(shù)據(jù)給用戶(hù)，用戶(hù)可以對(duì)基站和中繼發(fā)送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行合并解碼。常見(jiàn)的中繼協(xié)同通信方案有放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF， Amplify-and-R)rward)、解碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF，Decode-and_Forward)等。放大轉(zhuǎn)發(fā)(AF)是中繼直接放大并轉(zhuǎn)發(fā)從基站接收到的信號(hào)，也就是說(shuō)，中繼只是一個(gè)簡(jiǎn)單的放大器，對(duì)輸入的信號(hào)只進(jìn)行線(xiàn)性處理中繼接收并放大來(lái)自基站的帶有噪聲的信號(hào)，并將已放大的帶有噪聲的基站信號(hào)發(fā)送給用戶(hù)；用戶(hù)對(duì)基站和中繼發(fā)送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行合并解碼。解碼轉(zhuǎn)發(fā)(DF)是中繼先對(duì)接收到的基站信號(hào)進(jìn)行解碼，并按照原來(lái)的編碼方式或新的編碼方式將編碼后的再生符號(hào)信息轉(zhuǎn)發(fā)給用戶(hù)；用戶(hù)對(duì)基站和中繼發(fā)送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行合并解碼。在無(wú)線(xiàn)通信中，所有的通信內(nèi)容(如移動(dòng)用戶(hù)的通話(huà)信息、身份信息、位置信息、 數(shù)據(jù)信息以及移動(dòng)站與網(wǎng)絡(luò)控制中心之間的信令信息等)都是通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波傳送的。由于無(wú)線(xiàn)電波在空氣中傳播的廣播特性，無(wú)線(xiàn)通信被竊聽(tīng)的可能性大大提高了。傳統(tǒng)的防止無(wú)線(xiàn)通信被竊聽(tīng)的方法是使用密鑰對(duì)無(wú)線(xiàn)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，這樣即使竊聽(tīng)者監(jiān)聽(tīng)到了無(wú)線(xiàn)通信信號(hào)，由于竊聽(tīng)者沒(méi)有密鑰無(wú)法解密而只能得到一些亂碼。但是，如果被竊聽(tīng)者監(jiān)聽(tīng)到的信息足夠多的話(huà)，竊聽(tīng)者還是可以通過(guò)內(nèi)容分析等方法解密出通信內(nèi)容。在放大轉(zhuǎn)發(fā)和解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中，無(wú)論基站的發(fā)射數(shù)據(jù)是否被用戶(hù)成功接收， 中繼都會(huì)向用戶(hù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。以解碼轉(zhuǎn)發(fā)中繼為例，中繼采用半雙工模式，將單位時(shí)間平均分成兩個(gè)時(shí)隙在第一個(gè)時(shí)隙中，基站向中繼和用戶(hù)廣播發(fā)送數(shù)據(jù)；在第二個(gè)時(shí)隙中，中繼將收到的信號(hào)進(jìn)行解碼并重新編碼轉(zhuǎn)發(fā)給用戶(hù)，而不管用戶(hù)是否已經(jīng)成功接收數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)已經(jīng)被用戶(hù)成功接收，那么此時(shí)的中繼數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)將是無(wú)用的，這將增加時(shí)延和減少中繼傳輸自身數(shù)據(jù)的帶寬。為了解決該問(wèn)題，在增量轉(zhuǎn)發(fā)中繼系統(tǒng)中，用戶(hù)將向基站和中繼發(fā)送反饋消息。如果用戶(hù)已經(jīng)成功接收來(lái)自基站的數(shù)據(jù)，用戶(hù)將向基站和中繼反饋一個(gè)ACK響應(yīng)，則中繼將不再向用戶(hù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；如果用戶(hù)沒(méi)有成功接收來(lái)自基站的數(shù)據(jù)，用戶(hù)將向基站和中繼反饋一個(gè)NACK響應(yīng)，則中繼將向用戶(hù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。但是，在用戶(hù)數(shù)較多的情況下，接收這些用戶(hù)反饋信息將耗費(fèi)基站和中繼大量的系統(tǒng)資源并增加數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延。在很多情況下，基站可以通知中繼是否需要其幫助轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。如果基站已知每個(gè)用戶(hù)所能支持的最大傳輸速率，并且基站所選擇的數(shù)據(jù)發(fā)射速率小于所有用戶(hù)中的最差信道用戶(hù)所能支持的最大速率，基站將知道其所廣播的數(shù)據(jù)將能夠被所有用戶(hù)成功接收，則基站通知中繼在下一個(gè)時(shí)隙中不要轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，基站就可以在下一個(gè)時(shí)隙中廣播新的數(shù)據(jù)，這樣可以減少傳輸時(shí)延。但是如果基站所選擇的數(shù)據(jù)發(fā)射速率大于所有用戶(hù)中的最差信道用戶(hù)所能支持的最大速率，基站將知道其所廣播的數(shù)據(jù)將不能被所有用戶(hù)成功接收，則基站應(yīng)通知中繼在下一個(gè)時(shí)隙中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，以利用中繼協(xié)同效應(yīng)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，保證所有用戶(hù)都能接收到廣播消息。如果基站在廣播消息中包含一個(gè)中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志以通知中繼是否需要其幫助轉(zhuǎn)發(fā)消息，并且用戶(hù)中存在竊聽(tīng)者的話(huà)，則竊聽(tīng)者和用戶(hù)都將接收到廣播消息和中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志， 竊聽(tīng)者將能夠獲知中繼設(shè)備是否將在下一個(gè)時(shí)隙中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。如果中繼將轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的話(huà)， 竊聽(tīng)者將啟動(dòng)針對(duì)中繼的監(jiān)聽(tīng)進(jìn)程，這樣就增加了中繼轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)被竊聽(tīng)者監(jiān)聽(tīng)到的可能性。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中如果中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志被竊聽(tīng)者監(jiān)聽(tīng)到，則會(huì)增大廣播消息被竊聽(tīng)的可能性的問(wèn)題，提出了一種基于分層調(diào)制的無(wú)線(xiàn)中繼安全轉(zhuǎn)發(fā)方法，以大大減小中繼轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)被竊聽(tīng)者監(jiān)聽(tīng)到的可能性。( 二 )技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種基于分層調(diào)制的無(wú)線(xiàn)中繼安全轉(zhuǎn)發(fā)方法，所述方法包括步驟在第一傳輸時(shí)隙，基站同時(shí)將廣播消息和中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息經(jīng)分別調(diào)制后的信號(hào)疊加并發(fā)送，其中，廣播消息信號(hào)發(fā)射功率大于中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào)發(fā)射功率；中繼收到疊加信號(hào)后，先從中解碼出廣播消息，根據(jù)解碼出的廣播消息重建廣播消息信號(hào)；中繼從收到的疊加信號(hào)中減去重建的廣播消息信號(hào)，得到中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào)；中繼根據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào)解碼出中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息；在第二傳輸時(shí)隙，根據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息，中繼轉(zhuǎn)發(fā)基站的廣播消息給用戶(hù)或者基站廣播新的數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，在第一傳輸時(shí)隙，基站將廣播消息和中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息分別進(jìn)行編碼調(diào)制并進(jìn)行串并變換后進(jìn)行疊加。優(yōu)選地，在第一傳輸時(shí)隙，在發(fā)送前基站還對(duì)疊加信號(hào)進(jìn)行OFDM載波調(diào)制并添加循環(huán)前綴。優(yōu)選地，所述OFDM載波調(diào)制為快速傅里葉逆變換。優(yōu)選地，在第一傳輸時(shí)隙，中繼首先對(duì)接收信號(hào)去除循環(huán)前綴，隨后進(jìn)行OFDM解調(diào)。優(yōu)選地，所述OFDM載波解調(diào)為快速傅里葉變換。優(yōu)選地，在第一傳輸時(shí)隙，中繼根據(jù)廣播導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到廣播信道增益，根據(jù)廣播信道增益情況對(duì)廣播消息信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼，得到廣播消息；對(duì)解碼后的廣播消息進(jìn)行編碼調(diào)制以重建廣播消息信號(hào)。優(yōu)選地，在第一傳輸時(shí)隙，中繼根據(jù)單播導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到中繼信道增益，根據(jù)中繼信道增益情況對(duì)中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼，得到中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息。
優(yōu)選地，基站根據(jù)中繼和用戶(hù)信道的信道質(zhì)量為中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào)分配發(fā)射功率，使得中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào)發(fā)射速率大于所有用戶(hù)中的最優(yōu)信道用戶(hù)所能支持的最大速率，且小于中繼所能支持的最大速率。優(yōu)選地，當(dāng)基站所選擇的廣播消息信號(hào)發(fā)射速率小于等于所有用戶(hù)中的最差信道用戶(hù)所能支持的最大速率時(shí)，中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息通知中繼在第二時(shí)隙由基站廣播新的數(shù)據(jù)；當(dāng)基站所選擇的廣播消息信號(hào)發(fā)射速率大于所有用戶(hù)中的最差信道用戶(hù)所能支持的最大速率時(shí)，中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息通知中繼在第二時(shí)隙轉(zhuǎn)發(fā)基站的廣播消息給用戶(hù)。(三)有益效果本發(fā)明的方法中，使得在基站同時(shí)發(fā)送廣播消息和中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息的情況下， 只有中繼設(shè)備能夠同時(shí)接收到廣播消息和中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息，而用戶(hù)和隱藏在用戶(hù)中的竊聽(tīng)者只能接收到廣播消息。這樣將大大減小中繼轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)被竊聽(tīng)者監(jiān)聽(tīng)到的可能性，提高了無(wú)線(xiàn)中繼協(xié)同通信的信息安全程度。此外，本發(fā)明的方法還可以減小廣播的傳輸時(shí)延。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的中繼協(xié)作安全轉(zhuǎn)發(fā)的一個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景；圖2為本發(fā)明的實(shí)施例中基站端的實(shí)現(xiàn)流程示意圖；圖3為本發(fā)明的實(shí)施例中中繼端的實(shí)現(xiàn)流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本文中涉及的設(shè)備均以無(wú)線(xiàn)通信小區(qū)基站、中繼和用戶(hù)手機(jī)為例，實(shí)際上不限于此，可以是任何具有發(fā)送和接收功能的信息設(shè)備。本發(fā)明基于基站廣播中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志以通知中繼是否需要其幫助轉(zhuǎn)發(fā)消息的場(chǎng)景， 該場(chǎng)景如圖1所示，在該場(chǎng)景中至少包括一個(gè)基站、一個(gè)中繼、一個(gè)竊聽(tīng)者以及η個(gè)用戶(hù)。通常中繼距離基站較近，用戶(hù)和竊聽(tīng)者距離基站較遠(yuǎn)。基站將要發(fā)送給用戶(hù)的廣播消息&和中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息％經(jīng)分別調(diào)制后的模擬信號(hào)疊加并發(fā)送，即發(fā)送信號(hào)為χ = ，其中分配給廣播消息&信號(hào)的發(fā)射功率Pb較大，分配給中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息&信號(hào)的發(fā)射功率 Pf較小，優(yōu)選地Pb遠(yuǎn)大于Pf (例如功率比大于4 1，即Pb/Pf >4)，P = Pb+Pf。具體地，在對(duì)圖1場(chǎng)景中的中繼轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)的分層調(diào)制時(shí)，一般基站設(shè)置強(qiáng)信號(hào)(即廣播消息信號(hào))的發(fā)射功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于弱信號(hào)(即中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào))的發(fā)射功率，如功率比大于4 1。假設(shè)基站端對(duì)于信號(hào)X的發(fā)射功率為P，噪聲功率為N，則發(fā)射信噪比為P =P/N;假設(shè)基站到用戶(hù)的信道增益為h，根據(jù)香農(nóng)定理，用戶(hù)信道所能支持的最大數(shù)據(jù)速率為C = ^Wlog2Il +p\h\2)j bps ；其中，W為發(fā)射帶寬。在此情況下，如果基站所選擇的信號(hào)發(fā)射速率小于等于信道容量(即用戶(hù)信道所能支持的最大數(shù)據(jù)速率)，則用戶(hù)可以成功解碼信號(hào)X ；如果基站所選擇的信號(hào)發(fā)射速率大于信道容量(即用戶(hù)信道所能支持的最大數(shù)據(jù)速率)，則用戶(hù)將不能成功解碼信號(hào)X。于是本發(fā)明的方法中，基站所選擇的中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào)發(fā)射速率大于所有用戶(hù)中的最優(yōu)信道用戶(hù)所能支持的最大速率，且小于中繼所能支持的最大速率，這將保證只有中繼能夠收到中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息，而用戶(hù)將不能收到中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息。隨后，在中繼解碼時(shí)，中繼首先解碼強(qiáng)信號(hào)xb，此時(shí)弱信號(hào)％被視為干擾，在基站端合理的發(fā)射功率設(shè)置可以保證中繼對(duì)廣播消息A的成功解碼。在中繼成功解碼出廣播消息A后，中繼重建廣播信號(hào)A并將其從總的接收信號(hào)中減去，從而得到無(wú)干擾的標(biāo)志信號(hào) Xfo由于中繼距離基站較近，因此中繼與基站間的信道質(zhì)量較好，中繼能夠繼續(xù)解碼出標(biāo)志消息Xf O在用戶(hù)和竊聽(tīng)者試圖解碼時(shí)，同樣，用戶(hù)和竊聽(tīng)者首先解碼強(qiáng)信號(hào)&，此時(shí)將弱信號(hào)&視為干擾，在竊聽(tīng)者成功解碼出廣播消息A后，用戶(hù)和竊聽(tīng)者重建信號(hào)A并將其從總的接收信號(hào)中減去，得到無(wú)干擾的標(biāo)志信號(hào)Xf。由于用戶(hù)和竊聽(tīng)者與基站間的信道質(zhì)量較差，因此用戶(hù)和竊聽(tīng)者無(wú)法繼續(xù)解碼出標(biāo)志消息&。通過(guò)上述方式，當(dāng)基站將廣播信號(hào)、和標(biāo)志信號(hào) 疊加并發(fā)送后，距離基站較近的信道質(zhì)量好的中繼能夠成功解碼出廣播消息A和標(biāo)志消息％，而距離基站較遠(yuǎn)的信道質(zhì)量差的用戶(hù)和竊聽(tīng)者只能成功解碼出廣播消息&。因此，中繼是否要轉(zhuǎn)發(fā)基站信號(hào)這一信息只有基站和中繼知道，而隱藏在用戶(hù)中的竊聽(tīng)者并不知道這一信息，因而大大減小了中繼轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)被竊聽(tīng)者監(jiān)聽(tīng)到的可能性，提高了無(wú)線(xiàn)中繼協(xié)同通信的信息安全程度。下面，我們將介紹分層調(diào)制在發(fā)送端(以基站為例)和接收端(以中繼為例)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程?；径说膶?shí)現(xiàn)過(guò)程如圖2所示，基站端將廣播消息和標(biāo)志消息分別進(jìn)行編碼調(diào)制并進(jìn)行串并變換，再將調(diào)制后的廣播信號(hào)和標(biāo)志信號(hào)進(jìn)行疊加，其中λΡ和(1-λ)Ρ分別是分配給廣播信號(hào)和標(biāo)志信號(hào)的發(fā)射功率。然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉逆變換(IFFT， Inverse Fast Fourier ^Transform)，相當(dāng)于進(jìn)行OFDM載波調(diào)制。最后加循環(huán)前綴(CP， Cyclic Prefix)并發(fā)送出去。中繼端對(duì)于基站信號(hào)的解調(diào)解碼過(guò)程如圖3所示，具體的解調(diào)解碼步驟為1)對(duì)接收信號(hào)去除循環(huán)前綴CP，做快速傅立葉變換(FFT)以進(jìn)行OFDM解調(diào)，并保存OFDM解調(diào)后的接收信號(hào)；2)根據(jù)廣播導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到信道增益，并對(duì)廣播信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼，得到廣播消息；3)對(duì)解碼后的廣播消息進(jìn)行編碼調(diào)制以重建廣播信號(hào)，并從保存的接收信號(hào)中減去重建的廣播信號(hào)，從而得到無(wú)干擾的標(biāo)志信號(hào)；4)對(duì)標(biāo)志信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼，得到標(biāo)志消息。然后，中繼根據(jù)其接收到的標(biāo)志消息判斷是否需要轉(zhuǎn)發(fā)，如果需要轉(zhuǎn)發(fā)的話(huà)，中繼則在下一個(gè)傳輸時(shí)隙中轉(zhuǎn)發(fā)基站信號(hào)給用戶(hù)，用戶(hù)對(duì)從基站和中繼發(fā)送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行合并解碼；如果不需要轉(zhuǎn)發(fā)的話(huà)，基站將在下一個(gè)傳輸時(shí)隙中廣播新的數(shù)據(jù)，這樣可以減小廣播的傳輸時(shí)延。隱藏在用戶(hù)中的竊聽(tīng)者并不知道中繼在第二個(gè)傳輸時(shí)隙中是否將轉(zhuǎn)發(fā)基站信號(hào)這一信息，因而大大減小了中繼轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)被竊聽(tīng)者監(jiān)聽(tīng)到的可能性，提高了無(wú)線(xiàn)中繼協(xié)同通信的信息安全程度。在本發(fā)明的基于分層調(diào)制的無(wú)線(xiàn)中繼安全轉(zhuǎn)發(fā)方法中，在第一個(gè)傳輸時(shí)隙，基站同時(shí)將廣播消息和中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息經(jīng)分別調(diào)制后的信號(hào)疊加并發(fā)送，距離基站較近的信道質(zhì)量好的中繼能夠成功解碼出廣播消息和標(biāo)志消息，而距離基站較遠(yuǎn)的信道質(zhì)量差的用戶(hù)和竊聽(tīng)者只能成功解碼出廣播消息。因此，中繼是否要轉(zhuǎn)發(fā)基站信號(hào)這一信息只有基站和中繼知道，而隱藏在用戶(hù)中的竊聽(tīng)者并不知道這一信息。如果在第二個(gè)傳輸時(shí)隙中，中繼根據(jù)標(biāo)志消息確定并轉(zhuǎn)發(fā)基站信號(hào)，由于竊聽(tīng)者并不知道此時(shí)中繼要轉(zhuǎn)發(fā)基站信號(hào)這一信息，因而將大大減小中繼轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)被竊聽(tīng)者監(jiān)聽(tīng)到的可能性，提高了無(wú)線(xiàn)中繼協(xié)同通信的信息安全程度；如果在第二個(gè)傳輸時(shí)隙中，中繼根據(jù)標(biāo)志消息確定并不轉(zhuǎn)發(fā)基站信號(hào) (基站作為發(fā)送標(biāo)志信息方顯然也知道這一信息)，基站將在第二個(gè)傳輸時(shí)隙中廣播新的數(shù)據(jù)，這樣可以減小廣播的傳輸時(shí)延。以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的發(fā)明保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種基于分層調(diào)制的無(wú)線(xiàn)中繼安全轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，所述方法包括步驟在第一傳輸時(shí)隙，基站將廣播消息和中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息經(jīng)分別調(diào)制后的信號(hào)疊加并發(fā)送，其中，廣播消息信號(hào)發(fā)射功率大于中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào)發(fā)射功率；中繼收到疊加信號(hào)后，先從中解碼出廣播消息，根據(jù)解碼出的廣播消息重建廣播消息信號(hào)；中繼從收到的疊加信號(hào)中減去重建的廣播消息信號(hào)，得到中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào)；中繼根據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào)解碼出中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息；在第二傳輸時(shí)隙，根據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息，中繼轉(zhuǎn)發(fā)基站的廣播消息給用戶(hù)或者基站廣播新的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在第一傳輸時(shí)隙，基站將廣播消息和中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息分別進(jìn)行編碼調(diào)制并進(jìn)行串并變換后進(jìn)行疊加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在第一傳輸時(shí)隙，在發(fā)送前基站還對(duì)疊加信號(hào)進(jìn)行OFDM載波調(diào)制并添加循環(huán)前綴。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述OFDM載波調(diào)制為快速傅里葉逆變換。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，在第一傳輸時(shí)隙，中繼首先對(duì)接收信號(hào)去除循環(huán)前綴，隨后進(jìn)行OFDM解調(diào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述OFDM載波解調(diào)為快速傅里葉變換。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在第一傳輸時(shí)隙，中繼根據(jù)廣播導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)得到信道增益，根據(jù)信道增益情況對(duì)廣播消息信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼，得到廣播消息；對(duì)解碼后的廣播消息進(jìn)行編碼調(diào)制以重建廣播消息信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在第一傳輸時(shí)隙，中繼根據(jù)單播導(dǎo)頻信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，得到中繼信道增益，根據(jù)中繼信道增益情況對(duì)中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和解碼，得到中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基站根據(jù)中繼和用戶(hù)信道的信道質(zhì)量為中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào)分配發(fā)射功率，使得中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào)發(fā)射速率大于所有用戶(hù)中的最優(yōu)信道用戶(hù)所能支持的最大速率，且小于中繼所能支持的最大速率。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)基站所選擇的廣播消息信號(hào)發(fā)射速率小于等于所有用戶(hù)中的最差信道用戶(hù)所能支持的最大速率時(shí)，中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息通知中繼在第二時(shí)隙由基站廣播新的數(shù)據(jù)；當(dāng)基站所選擇的廣播消息信號(hào)發(fā)射速率大于所有用戶(hù)中的最差信道用戶(hù)所能支持的最大速率時(shí)，中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息通知中繼在第二時(shí)隙轉(zhuǎn)發(fā)基站的廣播消息給用戶(hù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種基于分層調(diào)制的無(wú)線(xiàn)中繼安全轉(zhuǎn)發(fā)方法。該方法中在第一傳輸時(shí)隙，基站同時(shí)將廣播消息和中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息經(jīng)分別調(diào)制后的信號(hào)疊加并發(fā)送，其中，廣播消息信號(hào)發(fā)射功率大于中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào)發(fā)射功率；中繼收到疊加信號(hào)后，先從中解碼出廣播消息，根據(jù)解碼出的廣播消息重建廣播消息信號(hào)；中繼從收到的疊加信號(hào)中減去重建的廣播消息信號(hào)，得到中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào)；中繼根據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息信號(hào)解碼出中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息；在第二傳輸時(shí)隙，根據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)志消息，中繼轉(zhuǎn)發(fā)基站的廣播消息給用戶(hù)或者基站廣播新的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的方法提高了無(wú)線(xiàn)中繼協(xié)同通信的信息安全程度，同時(shí)還可以減小廣播的傳輸時(shí)延。
文檔編號(hào)H04L1/00GK102364903SQ201110358208
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月11日
發(fā)明者劉洋, 宋梅, 張勇, 滿(mǎn)毅, 王莉, 魏翼飛 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)