CN105813160A - 一种应对反馈延迟的安全协作通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应对反馈延迟的安全协作通信方法。方案一选择最大信噪比之比(中继‑目的链路做最大比合并后的预测信噪比与中继‑窃听链路做最大比合并后的信噪比均值之比)对应的中继节点及天线进行数据转发，选择最小信噪比之比(中继‑目的链路做最大比合并后的预测信噪比与中继‑窃听链路做最大比合并后的信噪比均值之比)对应的中继节点及天线作为干扰节点和干扰信号发射天线。方案二选择最大***安全容量对应的中继节点及天线和干扰节点及天线。本发明在发射端采用天线选择可以减少射频设备的数量及减少处理复杂度，在接收端采用最大比合并，获得最大分集增益，提高安全容量，为多天线***克服过时信道状态的影响提供了有效途径。

Description

一种应对反馈延迟的安全协作通信方法

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种应对反馈延迟的安全协作通信方法。

背景技术

在实际的协作通信***中，安全通信和非理想信道条件(尤其反馈延迟因素)越来越受到广泛的关注。一方面，基于密钥加密技术的安全策略由于其实现复杂性且仅能为***带来有限的性能提升使得这种保密方式遇到很大的挑战。另一方面，在已有的中继选择策略中，中继节点根据目的节点反馈的信道状态信息来选择中继进行协作传输，然而，受反馈延迟因素的影响，信道估计时刻和中继转发时刻的信道状态信息会存在一定的误差，已有研究已经证明这个误差会对***的安全协作性能造成很大影响。

发明内容

目前应对反馈延迟的安全通信方法大部分都考虑单天线***，较少考虑多天线的情况，特别是多天线安全协作通信***。本发明提供一种针对多天线安全协作通信***的安全协作通信方法，包括发射天线选择、中继选择和干扰节点选择。

本发明通过引入中继节点协助发送端传输信息给接收端，选择干扰节点发送人工干扰给窃听者以降低窃听链路的通信质量，在发送端采用天线选择技术，在接收端采用最大比合并(maximumratiocombining,MRC)以获得更好的安全性能。本发明提供了两种联合选择方案，依据联合选择方案选出中继节点和干扰节点及其天线。方案一选择最大信噪比之比(中继-目的链路做最大比合并后的预测信噪比与中继-窃听链路做最大比合并后的信噪比均值之比)对应的中继节点及其天线进行数据转发，选择最小信噪比之比(中继-目的链路做最大比合并后的预测信噪比与中继-窃听链路做最大比合并后的信噪比均值之比)对应的中继节点及其天线作为干扰节点和干扰信号发射天线；方案二选择最大***安全容量对应的中继节点及其天线和干扰节点及其天线。

具体实施方式

本发明的***模型由一个源节点S、一个目的节点D和M个中继节点R_i，以及一个窃听节点E组成，源节点、目的节点、中继节点和窃听节点分别配置N_S,N_D,N_R,N_E根天线，假设信道为瑞利衰落信道，各中继链路之间相互独立，源节点发送的信息由于受到深度衰落或阻挡的影响不能有效到达目的节点和窃听节点，信息窃听行为仅发生在R→E链路，发射端不知道窃听节点的信道状态信息，但知道其信噪比均值，记源节点S第k根天线到第i个中继节点第j根天线之间链路为S_k→R_ij链路，第i个中继节点第j根天线到目的节点第h根天线之间链路为R_ij→D_h链路。

联合选择方案一：

(1)计算S_k→R_ij、R_ij→D_h链路的预测信噪比和k＝1,2,...N_S，i＝1,2,...,M，j＝1,2,...,N_R，h＝1,2,...,N_D。分别由以及得到；其中为S_k→R_ij链路的测量信噪比；为R_ij→D_h链路的测量信噪比；分别计算在源节点、中继节点任一根天线发射信号时在中继节点处、目的节点处做最大比合并后的预测信噪比： 分别是服从概率密度函数(pdf)为和分布的随机数。优选地：

$f_{{\mathrm{\Δ}}_{ki}^j|{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j}\left({\mathrm{\Δ}}_{ki}^j\right|{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j)=\frac{1}{(1-{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{S_k{R}_i}^j}{\left(\frac{{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j+{\mathrm{\Δ}}_{ki}^j}{{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j}\right)}^{\frac{N_R-1}{2}}{e}^{-\frac{{\mathrm{\Δ}}_{ki}^j+(1+{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2){\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j}{(1-{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{S_k{R}_i}^j}}{I}_{N_R-1}\left(\frac{2{\mathrm{\ρ}}_{ki}\sqrt{({\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j+{\mathrm{\Δ}}_{ki}^j){\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j}}{(1-{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{S_k{R}_i}^j}\right);$

$f_{{\mathrm{\Δ}}_{ij}^h|{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ij}^h}\left({\mathrm{\Δ}}_{ij}^h\right|{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ij}^h)=\frac{1}{(1-{\mathrm{\ρ}}_{ij}^2){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{ij}D}^h}{\left(\frac{{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ij}^h+{\mathrm{\Δ}}_{ij}^h}{{\mathrm{\ρ}}_{ij}^2{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ij}^h}\right)}^{\frac{N_D-1}{2}}{e}^{-\frac{{\mathrm{\Δ}}_{ij}^h+(1+{\mathrm{\ρ}}_{ij}^2){\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ij}^h}{(1-{\mathrm{\ρ}}_{ij}^2){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{ij}D}^h}}{I}_{N_D-1}\left(\frac{2{\mathrm{\ρ}}_{ij}\sqrt{({\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ij}^h+{\mathrm{\Δ}}_{ij}^h){\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ij}^h}}{(1-{\mathrm{\ρ}}_{ij}^2){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{ij}D}^h}\right);$

这里

其中为S_k→R_ij链路的平均信噪比，为R_ij→D_h链路的平均信噪比；ρ_ki为和之间的相关系数，ρ_ij为和之间的相关系数；为第一类(N_R-1)阶修正贝塞尔函数，为第一类(N_D-1)阶修正贝塞尔函数；根据特定的分布产生随机数的方法已有现成算法，本发明不再陈述。

(2)计算源节点任一根天线发射的信号到所有中继节点的预测信噪比之和，选取最大和对应的源节点发射天线k^*，即

(3)在源节点所选发射天线对应的可译码中继集合中选取具有与最大比值的中继节点及其天线进行数据转发：在剩余的中继节点中选取具有与最小比值的中继节点及其天线发送干扰信号到窃听节点：其中表示以第i个中继节点第j根天线为发射天线，在目的节点处各天线支路做最大比合并后的预测信噪比，由(1)中已得出；表示以第i个中继节点第j根天线为发射天线，在窃听节点E处各天线支路做最大比合并后的信噪比均值；R_N表示除去转发数据的中继节点外剩余的中继节点及其天线集合。

联合选择方案二：

(1)分别计算S_k→R_ij链路的预测信噪比和源节点S第k根天线到第i个中继节点各天线支路做最大比合并后的预测信噪比：计算源节点任一根天线发射的信号到所有中继节点的预测信噪比之和，选取最大和对应的源节点发射天线k^*，即其中是服从概率密度函数(pdf)为的分布的随机数。

优选地：

$f_{{\mathrm{\Δ}}_{ki}^j|{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j}\left({\mathrm{\Δ}}_{ki}^j\right|{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j)=\frac{1}{(1-{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{S_k{R}_i}^j}{\left(\frac{{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j+{\mathrm{\Δ}}_{ki}^j}{{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j}\right)}^{\frac{N_R-1}{2}}{e}^{-\frac{{\mathrm{\Δ}}_{ki}^j+(1+{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2){\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j}{(1-{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{S_k{R}_i}^j}}{I}_{N_R-1}\left(\frac{2{\mathrm{\ρ}}_{ki}\sqrt{({\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j+{\mathrm{\Δ}}_{ki}^j){\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j}}{(1-{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{S_k{R}_i}^j}\right);$

这里

(2)计算分别选用中继节点i₁和中继节点i₂作为转发数据和发送干扰的中继节点时的遍历安全容量 为分别选用中继节点i₁和中继节点i₂作为转发数据和发送干扰的中继节点时中继节点i₁到目的节点链路的遍历容量；为分别选用中继节点i₁和中继节点i₂作为转发数据和发送干扰的中继节点时中继节点i₁到窃听节点链路的遍历容量；这里其中：

$\begin{array}{c}f\left({\mathrm{\γ}}_D^{i_1,i_2}\right)={\∫}_0^{\mathrm{\∞}}{\∫}_0^{\mathrm{\∞}}{\∫}_0^{\mathrm{\∞}}\frac{{(1+{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}D})}^{\frac{N_D+1}{2}}{\left({\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}D}{\mathrm{\γ}}_D^{i_1,i_2}\right)}^{\frac{N_D-1}{2}}}{(1-{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_1,j_1}D}^2)(1-{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_2,j_2}D}^2){\left({\mathrm{\ρ}}_{R_{i_1,j_1}D}{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_2,j_2}D}\right)}^{N_D-1}{\left({\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}\right)}^{N_D+1}}\\ \×e^{-\frac{{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}}{{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}}-\frac{{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}}{{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}}-\frac{(1+{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}D}){\mathrm{\γ}}_D^{i_1,i_2}+{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_1,j_1}D}^2{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}}{\left(1-{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_1,j_1}D}^2\right){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}}-\frac{{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}D}+{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_2,j_2}D}^2{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}}{\left(1-{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_2,j_2}D}^2\right){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}}}{I}_{N_D-1}\left(\frac{2{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_1,j_1}D}\sqrt{(1+{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}D}){\mathrm{\γ}}_D^{i_1,i_2}{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}}}{(1-{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_1,j_1}D}^2){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}}\right)\\ \×I_{N_D-1}\left(\frac{2{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_2,j_2}D}\sqrt{{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}D}{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}}}{(1-{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_2,j_2}D}^2){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}}\right)d{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}d{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}{\mathrm{d\γ}}_{R_{i_2,j_2}D};\end{array}$

$f\left({\mathrm{\γ}}_E^{i_1,i_2}\right)={\∫}_0^{\mathrm{\∞}}\frac{{\[(1+{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}E}){\mathrm{\τ}}_{i_1,i_2}\]}^{N_E}{\left({\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}E}{\mathrm{\γ}}_E^{i_1,i_2}\right)}^{N_E-1}}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}E}^{2N_E}{\mathrm{\Γ}}^2\left(N_E\right)}{e}^{-\frac{(1+{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}E}){\mathrm{\γ}}_E^{i_1,i_2}+{\mathrm{\τ}}_{i_1,i_2}{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}E}}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}E}}}{\mathrm{d\γ}}_{R_{i_2,j_2}E};$

这里 是与之间的相关系数，是与之间的相关系数，分别是第i₁个中继节点第j₁根天线、第i₂个中继节点第j₂根天线到目的节点各支路的平均信噪比；是第i₁个中继节点第j₁根天线到窃听节点各支路的平均信噪比；为分别选用中继节点i₁和中继节点i₂作为转发数据和发送干扰的中继节点时目的节点处的信干噪比；为分别选用中继节点i₁和中继节点i₂作为转发数据和发送干扰的中继节点时窃听节点处的信干噪比；分别为选用第i₁个中继节点第j₁根天线转发源节点信息时，在目的节点处、窃听节点处各天线支路做最大比合并后的信噪比；分别为选用第i₂个中继节点第j₂根天线发送干扰信号时，在目的节点处、窃听节点处各天线支路做最大比合并后的信噪比；分别为第i₁个中继节点第j₁根天线、第i₂个中继节点第j₂根天线分配的功率。

(3)选取具有最大遍历安全容量的中继节点的天线进行数据转发，中继节点的天线发送干扰信号，即其中：[x]⁺＝max{x,0}，R_D表示源节点所选发射天线对应的可译码中继集合；R_H表示除去转发数据的中继节点外剩余的中继节点及其天线集合。

本发明特点：

(1)本发明在发射端采用天线选择可以减少射频设备的数量，并减少处理的复杂度，在接收端采用最大比合并可以获得最大的分集增益，提高安全容量。

(2)本发明预测了在接收端采用最大比合并得到的信噪比，为多天线***克服过时信道状态的影响提供了有效途径。

Claims (4)

1.一种应对反馈延迟的安全协作通信方法，所述方法包括：

(1)通信***至少由一个源节点S、一个目的节点D和M个中继节点R_i以及一个窃听节点E组成，源节点、目的节点、中继节点和窃听节点分别配置N_S,N_D,N_R,N_E根天线，i是中继节点序号，i＝1,2,...,M；

(2)利用公式k是源节点天线序号，k＝1,2,...,N_S，j是中继节点天线序号，j＝1,2,...,N_R，h是目的节点天线序号，h＝1,2,...,N_D，分别计算各条链路的预测信噪比；利用公式和分别计算在中继节点、目的节点采用最大比合并接收的预测信噪比；其中：

为源节点S第k根天线到第i个中继节点第j根天线之间链路的预测信噪比；

为源节点S第k根天线到第i个中继节点第j根天线之间链路的测量信噪比；

γ_ki为源节点S第k根天线到第i个中继节点各天线支路做最大比合并后的预测信噪比；

为第i个中继节点第j根天线到目的节点第h根天线之间链路的预测信噪比；

为第i个中继节点第j根天线到目的节点第h根天线之间链路的测量信噪比；

γ_ij为第i个中继节点第j根天线到目的节点各天线支路做最大比合并后的预测信噪比；

分别是服从概率密度函数为和分布的随机数；

(3)计算源节点任一根天线发射的信号到所有中继节点的预测信噪比之和，选取最大和所对应的源节点发射天线k^*，即

(4)在源节点所选发射天线对应的可译码中继集合中选取具有与最大比值的中继节点及其天线进行数据转发：其中表示以第i个中继节点第j根天线为发射天线，在窃听节点E处各天线支路做最大比合并后的信噪比均值；

R_D表示源节点所选发射天线对应的可译码中继集合；

表示以第i个中继节点第j根天线为发射天线，在目的节点处各天线支路做最大比合并后的预测信噪比；

(5)在剩余的中继节点中选取具有与最小比值的中继节点及其天线发送干扰信号到窃听节点，其中R_N表示除去转发数据的中继节点外剩余的中继节点及其天线集合。

2.根据权利要求1所述的方法，其中的概率密度函数和分别为：

$f_{{\mathrm{\Δ}}_{ki}^j|{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j}\left({\mathrm{\Δ}}_{ki}^j|{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j\right)=\frac{1}{\left(1-{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2\right){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{S_k{R}_i}^j}{\left(\frac{{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j+{\mathrm{\Δ}}_{ki}^j}{{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j}\right)}^{\frac{N_R-1}{2}}{e}^{-\frac{{\mathrm{\Δ}}_{ki}^j+\left(1+{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2\right){\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j}{\left(1-{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2\right){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{S_k{R}_i}^j}}{I}_{N_R-1}\left(\frac{2{\mathrm{\ρ}}_{ki}\sqrt{\left({\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j+{\mathrm{\Δ}}_{ki}^j\right){\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j}}{\left(1-{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2\right){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{S_k{R}_i}^j}\right);$

$f_{{\mathrm{\Δ}}_{ij}^h|{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ij}^h}\left({\mathrm{\Δ}}_{ij}^h|{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ij}^h\right)=\frac{1}{\left(1-{\mathrm{\ρ}}_{ij}^2\right){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{ij}D}^h}{\left(\frac{{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ij}^h+{\mathrm{\Δ}}_{ij}^h}{{\mathrm{\ρ}}_{ij}^2{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ij}^h}\right)}^{\frac{N_D-1}{2}}{e}^{-\frac{{\mathrm{\Δ}}_{ij}^h+\left(1+{\mathrm{\ρ}}_{ij}^2\right){\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ij}^h}{\left(1-{\mathrm{\ρ}}_{ij}^2\right){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{ij}D}^h}}{I}_{N_D-1}\left(\frac{2{\mathrm{\ρ}}_{ij}\sqrt{\left({\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ij}^h+{\mathrm{\Δ}}_{ij}^h\right){\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ij}^h}}{\left(1-{\mathrm{\ρ}}_{ij}^2\right){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{ij}D}^h}\right);$

其中

为源节点第k根天线到第i个中继节点第j根天线之间链路的平均信噪比；

为第i个中继节点第j根天线到目的节点第h根天线之间链路的平均信噪比；

ρ_ki为和之间的相关系数，ρ_ij为和之间的相关系数；

为第一类(N_R-1)阶修正贝塞尔函数，为第一类(N_D-1)阶修正贝塞尔函数。

3.一种应对反馈延迟的安全协作通信方法，所述方法包括：

(1)通信***至少由一个源节点S、一个目的节点D和M个中继节点R_i以及一个窃听节点E组成，源节点、目的节点、中继节点和窃听节点分别配置N_S,N_D,N_R,N_E根天线，i是中继节点序号，i＝1,2,...,M；

(2)分别计算源节点S第k根天线到第i个中继节点第j根天线之间链路的预测信噪比计算源节点S第k根天线到第i个中继节点各天线支路做最大比合并后的预测信噪比计算源节点任一根天线发射的信号到所有中继节点的预测信噪比之和，选取最大和所对应的源节点发射天线k^*，即其中：

k是源节点天线序号，k＝1,2,...,N_S，j是中继节点天线序号，j＝1,2,...,N_R；

为源节点S第k根天线到第i个中继节点第j根天线之间链路的测量信噪比；

是服从概率密度函数为分布的随机数；

(3)利用公式计算保密容量；其中：

为分别选用中继节点i₁和中继节点i₂作为转发数据和发送干扰的中继节点时的遍历安全容量；

为分别选用中继节点i₁和中继节点i₂作为转发数据和发送干扰的中继节点时中继节点i₁到目的节点链路的遍历容量；

为分别选用中继节点i₁和中继节点i₂作为转发数据和发送干扰的中继节点时中继节点i₁到窃听节点链路的遍历容量；

$C_D^{i_1,i_2}=\frac{1}{2}{\∫}_0^{\mathrm{\∞}}{\log }_2(1+{\mathrm{\γ}}_D^{i_1,i_2})f\left({\mathrm{\γ}}_D^{i_1,i_2}\right){\mathrm{d\γ}}_D^{i_1,i_2};$

$f\left({\mathrm{\γ}}_D^{i_1,i_2}\right)={\∫}_0^{\mathrm{\∞}}{\∫}_0^{\mathrm{\∞}}{\∫}_0^{\mathrm{\∞}}\frac{{(1+{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}D})}^{\frac{N_D+1}{2}}{\left({\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}D}{\mathrm{\γ}}_D^{i_1,i_2}\right)}^{\frac{N_D-1}{2}}}{(1-{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_1,j_1}D}^2)(1-{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_2,j_2}D}^2){\left({\mathrm{\ρ}}_{R_{i_1,j_1}D}{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_2,j_2}D}\right)}^{N_D-1}{\left({\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}\right)}^{N_D+1}}$

$\×e^{-\frac{{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}}-\frac{{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}}-\frac{\left(1+{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}D}\right){\mathrm{\γ}}_D^{i_1,i_2}+{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_1,j_1}D}^2{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}}{\left(1-{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_1,j_1}D}^2\right){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}}-\frac{{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}D}+{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_2,j_2}D}^2{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}}{\left(1-{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_2,j_2}D}^2\right){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}}}{I}_{N_D-1}\left(\frac{2{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_1,j_1}D}\sqrt{\left(1+{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}D}\right){\mathrm{\γ}}_D^{i_1,i_2}{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}}}{\left(1-{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_1,j_1}D}^2\right){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}}\right)$

$\×I_{N_D-1}\left(\frac{2{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_2,j_2}D}\sqrt{{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}D}{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}}}{(1-{\mathrm{\ρ}}_{R_{i_2,j_2}D}^2){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}}\right)d{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}D}d{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_2,j_2}D}{\mathrm{d\γ}}_{R_{i_2,j_2}D};$

$C_E^{i_1,i_2}=\frac{1}{2}{\∫}_0^{\mathrm{\∞}}{\log }_2(1+{\mathrm{\γ}}_E^{i_1,i_2})f\left({\mathrm{\γ}}_E^{i_1,i_2}\right){\mathrm{d\γ}}_E^{i_1,i_2};$

$f\left({\mathrm{\γ}}_E^{i_1,i_2}\right)={\∫}_0^{\mathrm{\∞}}\frac{{\[\left(1+{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}E}\right){\mathrm{\τ}}_{i_1,i_2}\]}^{N_E}{\left({\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}E}{\mathrm{\γ}}_E^{i_1,i_2}\right)}^{N_E-1}}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}E}^{2N_E}{\mathrm{\Γ}}^2\left(N_E\right)}{e}^{-\frac{\left(1+{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}E}\right){\mathrm{\γ}}_E^{i_1,i_2}+{\mathrm{\τ}}_{i_1,i_2}{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}E}}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{R_{i_1,j_1}E}}}{\mathrm{d\γ}}_{R_{i_2,j_2}E};$

${\mathrm{\γ}}_D^{i_1,i_2}=\frac{{\mathrm{\γ}}_{R_{i_1,j_1}D}}{1+{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}D}};{\mathrm{\γ}}_E^{i_1,i_2}=\frac{{\mathrm{\γ}}_{R_{i_1,j_1}E}}{1+{\mathrm{\γ}}_{R_{i_2,j_2}E}};{\mathrm{\τ}}_{i_1,i_2}=\frac{P_{R_{i_1,j_1}}}{P_{R_{i_2,j_2}}};$

是和之间的相关系数；是和之间的相关系数；

分别是第i₁个中继节点第j₁根天线、第i₂个中继节点第j₂根天线到目的节点各支路的平均信噪比；是第i₁个中继节点第j₁根天线到窃听节点各支路的平均信噪比；

为分别选用中继节点i₁和中继节点i₂作为转发数据和发送干扰的中继节点时目的节点处的信干噪比，为分别选用中继节点i₁和中继节点i₂作为转发数据和发送干扰的中继节点时窃听节点处的信干噪比；

为当第i₁个中继节点第j₁根天线转发源节点信息时，在目的节点处各天线支路做最大比合并后的信噪比；为当第i₂个中继节点第j₂根天线发送干扰信号时，在目的节点处各天线支路做最大比合并后的信噪比；为当第i₁个中继节点第j₁根天线转发源节点信息时，在窃听节点处各天线支路做最大比合并后的信噪比；为当第i₂个中继节点第j₂根天线发送干扰信号时，在窃听节点处各天线支路做最大比合并后的信噪比；

分别为第i₁个中继节点第j₁根天线、第i₂个中继节点第j₂根天线分配的功率；

(4)选取具有最大遍历安全容量的中继节点的天线进行数据转发，中继节点的天线发送干扰信号，即其中：[x]⁺＝max{x,0}，R_D表示源节点所选发射天线对应的可译码中继集合；R_H表示除去转发数据的中继节点外剩余的中继节点及其天线集合。

4.根据权利要求3所述的方法，其中的概率密度函数为：

$f_{{\mathrm{\Δ}}_{ki}^j|{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j}\left({\mathrm{\Δ}}_{ki}^j|{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j\right)=\frac{1}{\left(1-{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2\right){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{S_k{R}_i}^j}{\left(\frac{{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j+{\mathrm{\Δ}}_{ki}^j}{{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2{\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j}\right)}^{\frac{N_R-1}{2}}{e}^{-\frac{{\mathrm{\Δ}}_{ki}^j+\left(1+{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2\right){\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j}{\left(1-{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2\right){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{S_k{R}_i}^j}}{I}_{N_R-1}\left(\frac{2{\mathrm{\ρ}}_{ki}\sqrt{\left({\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j+{\mathrm{\Δ}}_{ki}^j\right){\widehat{\mathrm{\γ}}}_{ki}^j}}{\left(1-{\mathrm{\ρ}}_{ki}^2\right){\stackrel{\‾}{\mathrm{\γ}}}_{S_k{R}_i}^j}\right);$

其中

为源节点第k根天线到第i个中继节点第j根天线之间链路的平均信噪比；

ρ_ki为和之间的相关系数；

为第一类(N_R-1)阶修正贝塞尔函数。