一种基于中继位置选择和功率分配的抗干扰方法及系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体来说，涉及一种基于中继位置选择和功率分配的抗干扰方法及系统。

背景技术

由于无线信号的开放特性，无线通信技术在便捷人们生活的同时，也面临着严重的噪声干扰问题。通信信号一旦受到干扰，将对通信传输的可靠性产生严重威胁，通信双方甚至无法完成正常信息传输。尤其是在瞬息万变、复杂的抗干扰通信场景中，例如抗干扰演练场景、需进行抗干扰演练的战场通信环境中，当收发两方通信信号受到强烈干扰时，将会导致信息传输失败，威胁整个战场态势。因此无线通信抗干扰问题是现代化战场通信中面临的一个重要问题。

在某些情况下，发送端与目标接收端的直接通信链路面临干扰端的严重威胁，当该链路受干扰链路的影响导致发送端与接收端无法正常通信时，通过提高发送端在直接链路的功率的方式可有效对抗干扰。然而随着干扰端干扰能力的增强，引导干扰机在对应频段产生功率更大的干扰，此时若仅通过提高直接链路的功率来对抗干扰，会严重影响合法通信方的数据传输能力。

为提高通信系统的抗干扰能力，以公开号为CN114172691A，发明名称为：一种基于诱骗策略的抗跟踪干扰系统的文献记载的方案为例，该方案通过采用第三方节点发送欺骗信号，使得干扰端接收到的欺骗信号功率大于实际通信信号功率，迷惑干扰端对欺骗信号产生干扰。然而，其没有考虑合法通信方无法与第三方节点完成有效互通时的情况。在该情况下，第三方节点无法正确接收来自合法通信方的欺骗通信指令，从而无法开展欺骗通信工作。以公开号为CN115514447A，发明名称为：抗跟踪式干扰的信号发送端法、信号接收方法及系统的文献记载的方案为例，其利用发送端同时发送实际信号和欺骗信号解决了无法与第三方节点完成有效互通的问题。但是直接链路因为障碍物或者不可抗因素受到干扰时，直接链路的通信仍会受到严重干扰，且采用吞吐量最大的指标对实际信号和欺骗信号进行功率分配，导致其实际信号仍有很大可能被干扰端监听到。为应对上述问题，现有技术还采用不受干扰端污染或污染较轻的中继节点将发送端信息通过转发到达目标接收端。以公开号为CN114268903A，发明名称为：一种地理信息辅助的无人机中继位置部署及功率分配方法的文献记载的方案为例，该方案针对以无人机为中继的正交频分多址下行传输系统，考虑并规避建筑物对通信链路的遮挡以建立视距信道，通过优化无人机位置及功率分配提高通信系统的容量，但是该方案没有考虑干扰环境下的无人机最优位置及功率分配问题。以公开号为CN115473545A，发明名称为：用于网络波束协同跳变的抗干扰无线通信方法和系统的文献中记载的方案为例，该方案仅仅考虑接收端吞吐量最大时选择的中继节点位置，未考虑其选择的中继节点位置、发送端位置和干扰端位置之间的相对位置，不仅使发送端发送信号时可能会受到一定程度的干扰，中继节点无法收到真实信号，影响通信，同时，也没有考虑中继节点在发送真实信号时对干扰端的欺骗通信的情况，还使设置在该处的中继节点发送信号到接收端时受到干扰，导致合法通信双方的抗干扰通信效果差。

因此，在干扰环境下如何进行功率分配以及进行中继节点位置选择使得合法通信方能有效抗干扰并保证数据传输能力是亟需解决的问题。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种基于中继位置选择和功率分配的抗干扰方法及系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的第一方面，提供一种基于中继位置选择和功率分配的抗干扰方法，用于包括有发送端、接收端和在发送端和接收端之间进行中继通信的中继节点的通信场景中，该方法包括：获取发送端位置、接收端位置和干扰端位置，以确定抗干扰的最优中继节点位置；由发送端向接收端发送真实信号时，调度中继节点在所述最优中继节点位置并按以下方式分阶段传输真实信号：第一发送阶段：由发送端向中继节点发送真实信号以及向干扰端方向发送第一欺骗信号；第二发送阶段：由中继节点向接收端发送在第一发送阶段接收到的真实信号，与此同时，由发送端向干扰端方向发送第二欺骗信号，并且第二欺骗信号的发送功率大于第一欺骗信号的发送功率。

在本发明的一些实施例中，在所述第一发送阶段前预先确定发送端发送真实信号的波束方向、真实信号的发送功率、发送第一欺骗信号的发送功率；所述真实信号的波束方向基于发送端的真实信号的波束到干扰端方向的最小增益值确定，其中，最优中继节点位置为在真实信号的波束方向上寻找的使真实信号的发送速率最大的位置；所述真实信号的发送功率和第一欺骗信号的发送功率基于计算的干扰端接收到的第一欺骗信号功率大于计算的干扰端接收到的真实信号功率和预设的欺骗成功概率阈值的条件下确定。

在本发明的一些实施例中，所述真实信号的波束方向的确定方式包括：根据发送端位置和干扰端位置，确定发送端向干扰端方向发送第一欺骗信号的波束方向；基于第一欺骗信号的波束方向，通过计算真实信号的波束到干扰端方向的最小增益值来确定真实信号的波束方向对应的水平角和俯仰角，根据计算的水平角和俯仰角得到真实信号的波束方向。

在本发明的一些实施例中，当满足所述最小增益值的真实信号的波束方向有多个波束方向时，所述确定真实信号的波束方向对应的水平角和俯仰角的方式包括：根据所述多个波束方向中每个波束方向对应的水平角和俯仰角，计算每个波束方向上的最优中继节点位置和该方向对应确定的真实信号的发送功率；根据每个波束方向上的最优中继节点位置和真实信号的发送功率，得到每个波束方向上的最优中继节点位置对应的真实信号的发送速率；比较每个波束方向对应的发送速率，选择最大的发送速率所对应的波束方向的水平角和俯仰角作为最终确定的真实信号的波束方向的水平角和俯仰角。

在本发明的一些实施例中，所述最小增益值计算方式如下：

其中，Z表示最小增益值，

在本发明的一些实施例中，所述真实信号的发送功率和第一欺骗信号的发送功率的确定方式包括：基于预设的欺骗成功概率阈值和真实信号的波束方向，采用二分法的方式对发送端的总发送功率进行分配，得到在所述欺骗成功概率阈值下的真实信号的最大发送功率，以所述最大发送功率作为真实信号的发送功率；根据所述总发送功率与最大发送功率之差得到第一欺骗信号的发送功率，其中，基于真实信号的波束方向和真实信号的发送功率发送真实信号以及基于欺骗信号的发送功率发送欺骗信号满足使干扰端接收到的第一欺骗信号功率大于其接收到的真实信号功率。

在本发明的一些实施例中，所述在真实信号的波束方向上寻找的使真实信号的发送速率最大的位置的方式包括：获取接收端位置，在真实信号的波束方向上调整中继节点位置分别与发送端位置的距离和与接收端位置的距离；获取基于调整的中继节点位置与发送端位置的距离构建的用于计算发送端向中继节点发送真实信号的第一平均信噪比函数；获取基于调整的中继节点位置与发送端位置的距离构建的用于计算中继节点向接收端发送真实信号的第二平均信噪比函数；根据计算第一平均信噪比函数和第二平均信噪比函数之差为零时中继节点位置的横坐标是否有解，确定所述真实信号的波束方向上的一个使得真实信号的发送速率最大的相对发送端位置的最优中继节点位置。

在本发明的一些实施例中，当中继节点位置的横坐标无解时，通过预设的第一横坐标计算方式确定相对发送端位置的最优中继节点位置的横坐标，并根据最优中继节点位置的横坐标以及真实信号的波束方向的水平角和俯仰角得到最优中继节点位置的纵坐标和高度，其中，第一横坐标计算方式按照以下方式计算：

其中，x

在本发明的一些实施例中，当中继节点位置的横坐标有解时，通过预设的第二横坐标计算方式确定相对发送端位置的最优中继节点位置的横坐标，根据最优中继节点位置的横坐标以及真实信号的波束方向的水平角和俯仰角得到最优中继节点位置的纵坐标和高度，其中，第二横坐标计算方式按照以下方式计算：

/>

其中，x

在本发明的一些实施例中，所述第二发送阶段中发送第二欺骗信号的方式包括发送端以其总发送功率向干扰端方向发送第二欺骗信号。

根据本发明的第二方面，提供一种基于中继位置选择和功率分配的抗干扰系统，包括发送端、接收端和在发送端和接收端之间进行中继通信的中继节点，发送端用于获取发送端位置、接收端位置和干扰端位置，以确定抗干扰的最优中继节点位置，并通过中继节点向接收端发送真实信号；中继节点用于接收发送端发送来的真实信号，并将真实信号发送给接收端；接收端用于接收中继节点发送来的真实信号；其中，由发送端向接收端发送真实信号时，调度中继节点在所述最优中继节点位置并按以下方式分阶段传输真实信号：第一发送阶段：由发送端向中继节点发送真实信号以及向干扰端方向发送第一欺骗信号；第二发送阶段：由中继节点向接收端发送在第一发送阶段接收到的真实信号，与此同时，由发送端向干扰端方向发送第二欺骗信号，并且第二欺骗信号的发送功率大于第一欺骗信号。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明第一发送阶段由发送端向中继节点发送真实信号以及向干扰端方向发送第一欺骗信号，并确定了最优中继节点位置，使发送端向中继节点发送真实信号时达到很好的抗干扰效果；第二发送阶段由中继节点向接收端发送在第一发送阶段接收到的真实信号，与此同时，由发送端向干扰端方向发送第二欺骗信号，并且第二欺骗信号的发送功率大于第一欺骗信号的发送功率，使得整个中继通信过程中的抗干扰效果更好。

2、本发明在确定最优中继节点位置时，直接在真实信号的波束方向上寻找的使真实信号的发送速率最大的位置，最优中继节点位置降为在一维空间搜索最优中继节点位置，并利用计算第一平均信噪比函数和第二平均信噪比函数之差为零时中继节点位置的横坐标是否有解，确定所述真实信号的波束方向上的一个使得真实信号的发送速率最大的相对发送端位置的最优中继节点位置，不需要对一维空间进行搜索即可得到最优中继节点位置，提高计算效率且计算得到的最优中继节点位置保证了数据传输效率，另外，基于设定的欺骗成功概率阈值采用二分法来分配真实信号的发送功率和欺骗信号的发送功率，进一步提高抗干扰通信效率和提高计算效率，适用于瞬息万变、复杂的抗干扰通信场景。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为根据本发明一个实施例的发送端与接收端进行抗干扰通信的示意图；

图2为根据本发明一个实施例的发送端真实信号的波束方向与欺骗信号的波束方向的选择方案示意图；

图3为根据本发明一个实施例的四个不同波束方向对应的方向图增益示意图；

图4为根据本发明一个实施例的满足条件的波束方向上欺骗成功概率随功率分配比例变化曲线的示意图；

图5为根据本发明一个实施例的干扰环境下真实信号发送速率随中继节点与发送节点距离变化趋势的示意图；

图6为根据本发明一个实施例的在相同干扰环境下本发明方法与其他跳频方案的发送速率(吞吐量)对比结果示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如在背景技术部分提到的，现有的中继通信系统中，仅考虑接收端吞吐量最大时选择的中继节点位置，未考虑其选择的中继节点位置、发送端位置和干扰端位置之间的相对位置，不仅使发送端发送信号时可能会受到一定程度的干扰，中继节点无法收到真实信号，影响通信，同时，也没有考虑中继节点在发送真实信号时对干扰端的欺骗通信的情况，使设置在该处的中继节点发送信号到接收端的过程中受到一定程度的干扰，导致合法通信双方的抗干扰通信效果差。

针对以上问题，本发明提供一种基于中继位置选择和功率分配的抗干扰方法，用于包括有发送端、接收端和在发送端和接收端之间进行中继通信的中继节点的通信场景中，本发明首先通过获取发送端位置、接收端位置和干扰端位置，以确定抗干扰的最优中继节点位置，考虑发送端、接收端、干扰端三者的位置，来选择一个尽可能不被干扰端干扰的最优中继节点位置，以实现抗干扰的中继通信；最后，由发送端向接收端发送真实信号时，调度中继节点在所述最优中继节点位置并分两个发送阶段传输真实信号，其中，第一发送阶段由发送端向中继节点发送真实信号以及向干扰端方向发送第一欺骗信号，即真实信号的波束对准中继节点所在位置的方向，第一欺骗信号的波束对准干扰端所在位置的方向，可保证干扰端接收到的第一欺骗信号功率最大，有效保护传输的真实信号，达到很好的抗干扰效果；第二发送阶段由中继节点向接收端发送在第一发送阶段接收到的真实信号，与此同时，由发送端向干扰端方向发送第二欺骗信号，并且第二欺骗信号的发送功率大于第一欺骗信号的发送功率，以尽量确保干扰端在第二发送阶段接收到的欺骗信号功率大于接收的中继节点处发出的真实信号功率，诱导干扰端第二发送阶段持续对欺骗信号进行干扰。本发明将中继节点设置在抗干扰的最优中继节点位置上，并对两个发送阶段均进行了抗干扰，提高了整个中继通信过程中的抗干扰性能。

为了更好地理解本发明，下面结合附图和具体的实施例针对每个发送阶段分别进行详细说明。

根据本发明的一个实施例，提供一种基于中继位置选择和功率分配的抗干扰方法，参见图1，用于包括有发送端S、接收端D和在发送端S和接收端D之间进行中继通信的中继节点R的通信场景中，该方法包括：获取发送端S位置、接收端D位置和干扰端J位置，以确定抗干扰的最优中继节点位置；由发送端S通过中继链路1和中继链路2向接收端D发送真实信号时，调度中继节点R在所述最优中继节点位置并分两个阶段传输真实信号，第一发送阶段和第二发送阶段如下。

第一发送阶段：由发送端向中继节点发送真实信号以及向干扰端方向发送第一欺骗信号。根据本发明的一个实施例，在所述第一发送阶段前预先确定发送端发送真实信号的波束方向、真实信号的发送功率、发送第一欺骗信号的发送功率。

根据本发明的一个实施例，真实信号的波束方向基于发送端的真实信号的波束到干扰端方向的最小增益值确定，其中，最优中继节点位置为在真实信号的波束方向上寻找的使真实信号的发送速率最大的位置。

根据本发明的一个实施例，参见图2，图2为发送端真实信号的波束方向与欺骗信号的波束方向的选择方案。其中，真实信号的波束方向的确定方式包括：根据发送端位置和干扰端位置，确定发送端向干扰端方向发送第一欺骗信号的波束方向。其中，第一发送阶段发送第一欺骗信号的波束方向和第二发送阶段发送第二欺骗信号的波束方向相同，在图2中以欺骗信号的波束方向表示。基于第一欺骗信号的波束方向，通过计算真实信号的波束到干扰端方向的最小增益值来确定真实信号的波束方向对应的水平角和俯仰角，根据计算的水平角和俯仰角得到真实信号的波束方向。例如采用均匀平面阵(Uniform PlanarArray，UPA)，并建立三维坐标系x轴、y轴和z轴，θ

根据本发明的一个实施例，所述最小增益值计算方式如下：

其中，Z表示最小增益值，

根据本发明的一个实施例，通过计算最小增益值以求解的真实信号的波束方向的水平角和俯仰角的方式如下：

首先，根据均匀平面阵可知发送端的天线单元位于yoz平面，并假设y轴方向的天线数为W，z轴的天线数为Y，那么发送端真实信号的波束赋形向量可以表示为：

其中，T表示波束赋形向量的转置，j表示虚部，n表示z轴方向天线单元索引0、1、2、Y-1，m表示y轴方向天线单元索引0、1、2、W-1，且β

其次，令最小增益值为零，得到如下关系式：

其中，

然后，根据公式(2)和公式(3)，进一步得到如下公式(4)的结果，并根据公式(4)的结果计算得到真实信号的波束方向的水平角和俯仰角θ

其中，当公式(4)中

求解展开式(5)，可得真实信号的波束方向与y轴的夹角β

同理，按照与上述相同的方式求解

最终，根据关系式(3)、公式(6)和(7)得到水平角

根据上述求解方法可得到一组或多组俯仰角和水平角。

根据本发明的一个实施例，当在给定发送端、中继节点和干扰端位置的前提下，仅得到一组俯仰角和水平角时，即表示只存在一个满足最小增益值条件的真实信号的波束方向，以该组俯仰角和水平角作为最终确定的真实信号的波束方向对应的俯仰角和水平角。

根据本发明的一个实施例，当在给定发送端、中继节点和干扰端位置的前提下，得到多组俯仰角和水平角时，即表示满足最小增益值的真实信号的波束方向存在多个波束方向，选择多个满足条件的真实信号的波束方向中的一个波束方向对应的俯仰角和水平角作为最终确定的真实信号的波束方向的俯仰角和水平角。如图3所示，图3为四个不同的波束方向对应的方向图增益示意图，每个方向图增益对应的箭头所指方向为真实信号的波束在该方向上的增益为0，即该方向为干扰端相对发送端的方向(欺骗信号的波束方向)，而增益最大的方向即为中继节点相对发送端的方向(真实信号的波束方向)，图3说明存在四个满足最小增益值条件的真实信号的波束方向，此时，可选择四个满足条件的真实信号的波束方向中的一个波束方向作为最终确定的真实信号的波束方向。

根据本发明的一个实施例，当满足所述最小增益值的真实信号的波束方向有多个波束方向时，按以下步骤a1、a2和a3确定真实信号的波束方向对应的水平角和俯仰角：

在步骤a1中，根据所述多个波束方向中每个波束方向对应的水平角和俯仰角，计算每个波束方向上的最优中继节点位置和该方向对应确定的真实信号的发送功率。

在步骤a2中，根据每个波束方向上的最优中继节点位置和真实信号的发送功率，得到每个波束方向上的最优中继节点位置对应的真实信号的发送速率。

在步骤a3中，比较每个波束方向对应的发送速率，选择最大的发送速率所对应的波束方向的水平角和俯仰角作为最终确定的真实信号的波束方向的水平角和俯仰角。

根据本发明的一个实施例，当只存在一个满足最小增益值条件的真实信号的波束方向，只需要在该满足条件的真实信号的波束方向上寻找一个使得真实信号的发送速率最大的位置作为最优中继节点位置，将中继节点设置在该位置上，并确定对应的真实信号的发送功率。当满足最小增益值的真实信号的波束方向存在多个波束方向，在多个波束方向的每个波束方向上寻找得到一个最优中继节点位置，并确定每个波束方向对应真实信号的发送功率，以得到每个波束方向对应的真实信号的发送速率，选择最大发送速率对应的一个波束方向作为最终确定的真实信号的波束方向。并将中继节点设置在该波束方向上的最优中继节点位置。本发明通过合理设计真实信号的波束方向，使得发送端发送的真实信号到干扰端方向的增益值为零，并确定该真实信号的波束方向上对应的真实信号的发送功率。欺骗信号的波束方向为欺骗信号的波束对准干扰端的方向，可保证干扰端接收到的欺骗信号功率最大，有效保护传输的真实信号，提高合法通信双方的抗干扰性能。同时，将中继节点设置在对应波束方向上的最优中继节点位置，提高真实信号的传输速率。

根据本发明的一个实施例，在上述计算得到一个或多个满足条件的波束方向后，针对每个待选择的真实信号的波束方向都需确定该真实信号的波束方向上对应的真实信号的发送功率以及第一欺骗信号的发送功率。其中，真实信号的发送功率和第一欺骗信号的发送功率基于计算的干扰端接收到的第一欺骗信号功率大于计算的干扰端接收到的真实信号功率和预设的欺骗成功概率阈值的条件下确定。

根据本发明的一个实施例，真实信号的发送功率和第一欺骗信号的发送功率的确定方式包括：基于预设的欺骗成功概率阈值，采用二分法的方式对发送端的总发送功率进行分配，得到在所述欺骗成功概率阈值下的真实信号的最大发送功率，以所述最大发送功率作为真实信号的发送功率；根据所述总发送功率与最大发送功率之差得到第一欺骗信号的发送功率，其中，基于真实信号的波束方向和真实信号的发送功率发送真实信号以及基于欺骗信号的发送功率发送欺骗信号满足使干扰端接收到的第一欺骗信号功率大于其接收到的真实信号功率。本发明基于设定的欺骗成功概率阈值采用二分法来分配真实信号的发送功率和欺骗信号的发送功率，降低功率分配的计算复杂度，并且可根据实际需求设定欺骗成功概率阈值，例如设置为0.91、0.96、0.98等，灵活性高，而在限定的欺骗成功概率阈值下确定真实信号的发送功率和欺骗信号的发送功率，保证合法通信双方的抗干扰效果，且通过二分法分配总发送功率，例如总发送功率0.1W，按二分法将真实信号的发送功率设为0.05W，并验证是否对干扰端欺骗成功，若成功则继续以该方式将真实信号的发送功率设为0.75W，以此来得到欺骗成功概率阈值下的真实信号的最大发送功率，进一步提高计算效率，以适用于瞬息万变、复杂的抗干扰通信场景。

根据本发明的一个实施例，在真实信号的波束方向上寻找的使真实信号的发送速率最大的位置(即对应波束方向上的最优中继节点位置)的方式包括步骤b1、b2、b3和b4：

在步骤b1中，获取接收端位置，在真实信号的波束方向上调整中继节点位置分别与发送端位置的距离和与接收端位置的距离。

根据本发明的一个实施例，首先，对中继节点位置的三维坐标进行表示。将中继节点位置记为Q

h表示如下：

根据上述得到的公式(9)和(10)，将中继节点位置Q

其次，根据上述表示的中继节点位置的三维坐标，对发送端位置和中继节点位置之间的距离，中继节点位置和接收端位置之间的距离进行表示。例如，基于笛卡尔坐标系，参见图2，发送端和接收端的位置分别记为Q

发送端位置和中继节点位置之间的距离可以表示为：

中继节点位置和接收端位置之间的距离可以表示为：

最终，基于上述公式(11)和(12)即得到构建的第一平均信噪比函数和第二平均信噪比函数。

在步骤b2中，获取基于调整的中继节点位置与发送端位置的距离构建的用于计算发送端向中继节点发送真实信号的第一平均信噪比函数。

根据本发明的一个实施例，第一平均信噪比函数构建方式如下：

以图1为例，在中继链路1中发送端天线数量设定为N

其中，ρP

其中，

其中，

以图1为例，在中继链路2中按照与上述相同的方式，可得第二平均信噪比函数：

其中，γ

在步骤b3中，获取基于调整的中继节点位置与发送端位置的距离构建的用于计算中继节点向接收端发送真实信号的第二平均信噪比函数。

在步骤b4中，根据计算第一平均信噪比函数和第二平均信噪比函数之差为零时中继节点位置的横坐标是否有解，确定使得真实信号的发送速率最大的位置的相对发送端位置的最优中继节点位置。本发明通过在确定的真实信号的波束方向上调整中继节点位置，并确定该波束方向上的一个使得真实信号的发送速率最大的位置，使得在三维空间搜索降为一维，降低计算的复杂度，提高计算效率且保证了数据传输效率。

根据本发明的一个实施例，确定该波束方向上的一个使得真实信号的发送速率最大的位置时，需基于第一平均信噪比函数和第二平均信噪比函数构建如下的真实信号的发送速率最大值的计算公式：

/>

其中，R

基于以上真实信号的发送速率最大值的计算公式(17)，推导最优中继节点位置过程如下：

首先，由于对数函数和复函数的单调性，可知公式(17)的单调性与其第一平均信噪比函数

由公式(18)可知，当0≤x≤L时，

同理，对f

由公式(19)可知，当

通过上述实施例的分析，可得如下所示的函数单调性结果：

根据本发明的一个实施例，根据上表中第一平均信噪比函数

根据本发明的一个实施例，当中继节点位置的横坐标无解时，通过预设的第一横坐标计算方式确定相对发送端位置的最优中继节点位置的横坐标，并根据最优中继节点位置的横坐标以及真实信号的波束方向的水平角和俯仰角得到最优中继节点位置的纵坐标和高度，其中，第一横坐标计算方式按照以下方式计算：

其中，x

根据本发明的一个实施例，当中继节点位置的横坐标有解时，通过预设的第二横坐标计算方式确定相对发送端位置的最优中继节点位置的横坐标，根据最优中继节点位置的横坐标以及真实信号的波束方向的水平角和俯仰角得到最优中继节点位置的纵坐标和高度，其中，第二横坐标计算方式按照以下方式计算：

其中，x

综上所述，根据限制条件确定满足条件的真实信号的波束方向的水平角和俯仰角集合，针对集合内的每组水平角和俯仰角，采用二分法确定满足设定的欺骗成功概率阈值约束的真实信号的发送功率；之后确定中继节点的最优部署位置。针对集合内的每组角度都可以求得一个最优中继节点位置及对应的发送速率，最终取所有可选真实信号的波束方向上的发送速率最大值对应的最优中继节点位置，提高合法通信双方的抗干扰性能并保证了数据传输效率。

第二发送阶段：由中继节点向接收端发送在第一发送阶段接收到的真实信号，与此同时，由发送端向干扰端方向发送第二欺骗信号，并且第二欺骗信号的发送功率大于第一欺骗信号的发送功率。以尽量确保干扰端在第二发送阶段接收到的欺骗信号功率大于接收的中继节点处发出的真实信号功率，诱导干扰端持续对欺骗信号进行干扰，有效保护传输的真实信号，进一步提高合法通信双方的抗干扰性能。

根据本发明的一个实施例，第二发送阶段中发送第二欺骗信号的方式包括发送端以其总发送功率向干扰端方向发送第二欺骗信号。

根据本发明的一个实施例，提供一种基于中继位置选择和功率分配的抗干扰系统，包括发送端、接收端和在发送端和接收端之间进行中继通信的中继节点，发送端用于获取发送端位置、接收端位置和干扰端位置，以确定抗干扰的最优中继节点位置，并通过中继节点向接收端发送真实信号；中继节点用于接收发送端发送来的真实信号，并将真实信号发送给接收端；接收端用于接收中继节点发送来的真实信号；其中，由发送端向接收端发送真实信号时，调度中继节点在所述最优中继节点位置并按以下方式分阶段传输真实信号：第一发送阶段：由发送端向中继节点发送真实信号以及向干扰端方向发送第一欺骗信号；第二发送阶段：由中继节点向接收端发送在第一发送阶段接收到的真实信号，与此同时，由发送端向干扰端方向发送第二欺骗信号，并且第二欺骗信号的发送功率大于第一欺骗信号。

为了验证本发明的抗干扰效果，发明人对本发明进行仿真验证，以图2建立的笛卡尔坐标系及通信系统进行说明，具体仿真参数如表1所示。

表1：抗干扰方法仿真参数说明

/>

首先，基于上述的仿真参数以及本发明抗干扰方法确定满足条件的真实信号的波束方式，可得到满足最小增益值条件的真实信号的波束方式有五个。确定发送端至中继节点的真实信号的波束方向后，在每个波束方向下，采用二分法确定满足欺骗成功条件的最优功率分配比例(即真实信号的发送功率与总发送功率之比)，如下表2所示，其中，欺骗成功条件为干扰端接收的欺骗信号功率大于接收的真实信号的功率的概率大于设定的欺骗成功概率阈值p。

表2：满足条件的真实信号的波束方向及对应的最优功率分配比例

采用搜索的方式(例如，穷搜法)对每个满足条件的波束方向的功率分配比例进行搜索，以验证采用二分法的正确性。采用搜索方式确定五个波束方向的仿真结果如图4所示，图4为满足条件的波束方向上欺骗成功概率随功率分配比例变化曲线，其中，横坐标为实际信号功率所占比值(真实信号的发送功率与总发送功率之比)，纵坐标为欺骗成功概率，坐标系上黑色横线为某一预设的欺骗成功概率阈值p＝0.96，看出二分法与穷搜法得到的功率分配比例一致，但是复杂度更低。

最终通过上述实施例确定每个满足条件的波束方向上的最优中继节点位置，理论上针对以上五个满足条件的波束方向上每个方向计算得到对应最优中继节点位置，如下表3所示：

表3：满足条件的真实信号的波束方向及对应的最优中继节点位置

/>

采用穷搜法对上述理论推导结果进行验证，相应的仿真结果如图5所示，图5为跟踪干扰环境下真实信号发送速率随中继节点与发送节点距离变化趋势，其横坐标为中继节点与发送端的距离，纵坐标为中继链路整体吞吐量(即真实信号经过中继链路1和中继链路2的发送速率)，图5为对应满足条件的波束方向上以及该方向最优功率分配比例的情况下，通过穷搜法得到的不同中继节点位置据发送端距离的发送速率仿真结果，且黑色的圆圈为通过本发明方法得到的满足条件的波束方向上的最优中继节点位置，因此，理论推导的全局最优点为俯仰角为79°水平角为12°，则选择俯仰角为79°水平角为12°对应的波束方向作为最终确定的真实信号的波束方向。根据图5的仿真结果可知，在当前仿真参数下的五个满足条件的波束方向；针对每个波束方向，给定欺骗成功概率阈值为0.96，计算每个波束方向对应欺骗信号功率所占比例。进一步的，基于发送端真实信号的波束方向以及功率分配比例，可计算每个方向上的最优中继节点位置及对应速率，取五个方向上最大的发送速率所对应的最优中继节点位置作为最终的最优中继节点位置；所推导理论值与仿真结果相符，证明了理论分析的准确性。

最终，为了证明所提方案的优越性，如图6所示，图6为相同干扰环境下本发明方法与其他跳频方案的发送速率(吞吐量)对比结果，图6横坐标为发送端的总发送功率，横坐标为对应的吞吐量，其针对不同发送端的总发送功率W的条件下，执行方案一：采用本发明的最优中继位置(即最优中继节点位置)及最优功率分配比例的抗干扰方法，执行方案二：采用最优中继位置但非最优功率分配比例的方法，执行方案三：采用非最优中继位置及最优功率分配比例的方法，执行方案四：采用非欺骗通信方案的直接链路进行通信的方法，分别得到的吞吐量变化情况。根据吞吐量变化情况说明在相同跟踪干扰环境下，基于本发明抗干扰方法与其他传统跳频方案相比，可以显著提升通信系统速率，说明本发明抗干扰的有效性。

需要说明的是，虽然上文按照特定顺序描述了各个步骤，但是并不意味着必须按照上述特定顺序来执行各个步骤，实际上，这些步骤中的一些可以并发执行，甚至改变顺序，只要能够实现所需要的功能即可。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本发明的各个方面的计算机可读程序指令。

计算机可读存储介质可以是保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以包括但不限于电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。