竊聽場景下的無線傳感網絡中繼功率分配算法①

劉海江 金 勇 胡振濤 武國棟 李繼方

(*河南大學計算機與信息工程學院 開封 475004) (**華北水利水電大學電力學院 鄭州 450045)

0 引 言

無線傳感器網絡由于具有網絡設備靈活、位置可以隨時更改的特點，在軍事、救災和勘探領域獲得了廣泛應用[1]。常規條件下，該網絡性能受限于節點能量，極大地限制了它的應用領域。近年來，出現了一種新機制無線傳感器網絡架構[2-4]，該架構能夠把無線通信過程中的射頻段信號能量轉化為網絡節點能量，從而延長網絡節點的工作時間[5]。

節點是具有能量獲取能力的無線傳感器，該節點網絡的通信安全問題是當前研究熱點[6-11]。多竊聽場景下，中繼合作干擾是提高信息傳輸安全率的有效手段[12]。該方法將收集到的能量依據分配參數分成兩部分，一部分用于中繼轉發信息，另一部分用于產生人工干擾信號，從而來保證用戶最大的信息安全率[13]。可以發現，信道狀態信息已知條件下，該方法的性能依賴于分配參數，但文獻[12]未對分配參數的設置展開討論。針對上述問題本文提出了一種最優功率分配(BEST-CJ-SPS)的算法。該算法結合變量松弛[12]和半正定規劃方法[14,15]，通過一維搜索法確定最優的中繼功率分配參數以及相應的最大信息安全率。

1 問題描述

本文的系統模型如圖1所示，發送者(Tx)與接收者(Rx)在N個靜態能量分割(static power splitting, SPS)中繼(如圖2所示)的幫助下建立通信，在Rx的周圍存在K個分布在半徑為R(R=2.5 m)的安全范圍[16]之內的竊聽者(eavesdropper, EVE)，且均配備單天線。

圖1 系統……