基于DF 中继协作的通信安全传输性能分析

王海峰

（中移铁通有限公司邯郸分公司，河北 邯郸056000）

目前，我国学者对通信系统的研究很丰富，比如文献[1]中作者提出基于Andriod 的方法对通信终端进行设计，并列出了相应的设计内容；文献[2]在通信系统中融入了无线电技术，并深入的研究了实现认知用户和带宽最大化的相关研究。赵楠楠研究了通信系统中相同地址存在互相影响的问题[3,4]。但是传统文献方法未能更细致的研究数据传输的实时性和高效性。这是因为在通信系统中，数据位置是随机的，而且系统会产生多普勒效应，终端与目的端在建立数据连接时会出现困难。因此，本文利用中继协作对数据进行接收和处理，能够实现以上问题的解决。中继系统的工作原理是将信号接收后提高信噪比，然后发射功率，实现数据接收与发送的实时性。中继协作是解决通信系统的相关问题的有效途径之一。

1 基于中继协作的通信传输过程的优化设计

1.1 构建中继协作系统结构

在研究得到网络通信特征的基础上，对通信数据进行解码转发处理（DF），首先构件中继协作模型，从而对数据进行有效地接收和处理，并在中继协作模型基础上构建中继协作系统结构。

图1 中继协作系统结构

如图1 所示，在构建的中继协作系统结构中，包括多个信息源、多个中继，而目的端和监听者则各为一个，且目的端和监听者的数据信号源只能从中继获取。由于单个中继无法保证信号处理的效率与及时性，因此添加其它的中继群体进行辅助工作。

1.2 信道估计与信号检测优化

基于上文所得到的中继协作系统结构，进行信道估计与信号检测优化设计。假设从信号源到第n 个中继的信道增益为Zn，那么其到目的端的信道增益为Zni，当第一个信号源将通信数据传输给所有中继时，第n 个中继所接收到的数据信号可表示为：

因为h1、g1彼此独立，所以求得系统信噪比snrA为：

基于上述分析，通过中继与目的端所接收的数据信号，得到所有中继中能够成功进行数据解码的信息集合，对信道容量进行估计，结合解码转发处理，实现信号检测的优化设计，从降低接收信号的误码率。

2 仿真实验与结果分析

当各路信号实现最后的最大比合并时，误码率与信噪比成反比，因此为了验证本文方法的应用性能，在Matlab 软件平台中，设定高斯分布加性噪声方差为1、均值为0，每一个传输帧共包含1000 个符号，监听者监听阈值传输速率为1 bit/s·Hz，训练序列符号数目为10。基于上述参数设定，将本文方法作为实验方法，将文献[1]方法和文献[2]方法作为对比方法，进行仿真实验。分别就通信安全传输性能的误码率和传输时间指标进行对比分析。

2.1 误码率结果对比分析

为了提高传输及接收速率，降低传输过程中所产生的信道干扰，设置高斯分布，并结合各链路的信噪比作为代表的信道衰减特性，记录三种方法下的误码率结果，得到对比图，如图2所示。

图2 误码率对比结果

由图2 可知，随着中继数目逐渐增多，本文方法的误码率则越低，究其原因，主要是因为中继的数量越多，在本文方法下所提供的原始信号副本的信噪比有所提高，从而降低了信号处理的误码率；而文献[1]方法和文献[2]方法的误码率则随着中继数目的增多而增加。由此可见，本文方法进行通信安全传输的性能更优。

2.2 传输时间结果对比分析

记录三种方法下的传输时间结果，得到对比图，如图3 所示。

图3 传输时间对比结果

通过分析图3 可知，本文方法的传输时间更短，且随着中继数目的增多而缓慢增加，这是因为在提高信号接收信噪比的基础上，对中继节点进行了归一化处理，使转发数据模式实现统一，从而提高了传输效率；而文献[1]方法和文献[2]方法的传输时间则更高，并且随着中继数目的增多，其传输时间成倍的增多，此外，文献[1]方法下的通信安全传输时间更加不稳定。

综上所述分析，通过仿真实验得出本文方法的通信安全传输误码率要低于传统方法下的误码率，仿真结果能够验证本文方法的有效应用性能。

结束语

根据仿真实验结果，得到在同等信道条件下与传统方法的通信安全传输性能相比，本文方法进行通信安全传输的性能更优，具有较低的误码率，且安全传输时间更短。在一定程度上为协作方式的选择提供了理论依据，为通信顺利进行提供了重要手段。