一种密集异构网络多点协作物理层安全传输方法技术

本发明专利技术属于移动通信技术领域，尤其涉及一种密集异构网络多点协作物理层安全传输方法。一种密集异构网络多点协作物理层安全传输方法，包括：判断当前网络能否提供簇间协作；判断目标用户移动性高低；选取协作服务基站集合；配置协作服务基站集合中各基站的协作方式；对目标用户进行协作安全传输。本发明专利技术提供一种密集异构网络多点协作物理层安全传输方法，提升密集异构网络无线传输的物理层安全性能，增强网络系统抵御潜在静默窃听的能力。

A secure transmission method for multi point cooperative physical layer in dense heterogeneous networks

The invention belongs to the field of mobile communication technology, in particular to a multi point cooperative physical layer secure transmission method for dense heterogeneous networks. Including a dense heterogeneous network coordinated multipoint physical layer security transmission method: to determine the current network can provide inter cluster cooperation; to determine the target user mobility level; selecting collaboration service station set; cooperation collaboration service station of each base station configuration in the collection; cooperative security transmission of the target user. The invention provides a multi-point collaborative physical layer security transmission method for dense heterogeneous network, which improves the physical layer security performance of dense heterogeneous network wireless transmission, and enhances the ability of network system to resist potential silent eavesdropping.

【技术实现步骤摘要】
一种密集异构网络多点协作物理层安全传输方法
本专利技术属于移动通信
，尤其涉及一种密集异构网络多点协作物理层安全传输方法。
技术介绍
智能终端的普及和性能提升推动了无线数据业务的飞速发展。然而，追求大覆盖区域和同构业务优化的单层宏网络，越来越难以承载指数级增长的数据流量。在宏基站覆盖范围上叠加低功率小基站所构成的异构网络能够提高空间资源的重用率和通信覆盖。进一步地，由于用户数量分布和业务密度分布在空间和时间上存在巨大分布差异，通过在热点区域密集化地部署大量小基站构成密集异构网络能够更好地满足热点区域高密度的用户接入和业务流量需求。与其他无线网络类似，密集异构网络的安全问题是其推广和应用过程中的基本问题。传统的安全技术通常采用密钥加密的手段来保障信息传输的安全，其安全性能是以高计算复杂度为代价的。而近来兴起的物理层安全技术利用无线信道的多样性和时变性以及通信双方信道特征的唯一性和互易性来保障无线通信安全，不赖于计算复杂度且无需高层密钥分发。其特点非常适用于网络拓扑结构动态变化的密集异构网络。与此同时，大规模天线、多点协作等传输技术的出现，在提升网络传输性能的同时，也为物理层安全技术的进一步运用和发展创造了条件。大规模天线与多点协作技术有助于扩大合法用户信道相对于窃听信道的优势，进一步增强无线通信的安全性。然而，由于多层密集异构网络拓扑结构与节点类型的复杂性与动态性，现有的安全传输方法难以灵活性地适应多层密集异构网的情况，可能导致部分区域能量或资源效率不高或部分区域安全性能不足。因此，设计能够灵活性地适应多层密集异构网特点的物理层安全传输方法迫在眉睫。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有的安全传输方法中的不足，提供一种密集异构网络多点协作物理层安全传输方法，提升密集异构网络无线传输的物理层安全性能，增强网络系统抵御潜在静默窃听的能力。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种密集异构网络多点协作物理层安全传输方法，包括以下步骤：步骤1：判断当前网络能否提供簇间协作；步骤2：判断目标用户移动性高低；步骤3：选取协作服务基站集合；步骤4：配置协作服务基站集合中各基站的协作方式；步骤5：对目标用户进行协作安全传输。优选地，所述步骤3包括：根据当前网络能否提供簇间协作及目标用户移动性高低，选取协作服务基站集合，分别执行如下步骤：步骤31：若当前网络能够提供簇间协作且目标用户移动性低，则从所有能够提供服务的基站中选择所有在目标用户处接收信干噪比大于门限值β的基站组成协作服务基站集合ΦC,L：目标用户处接收到的信号表示为：目标用户处接收到的任意基站的信干噪比表示为：其中，SINR(Bm,n,u)为基站Bi,j处目标用户u的信干噪比，表示整个网络中所有基站的集合，Φi表示第i层所有基站的集合，i∈[1,K]，Bi,j表示第i层中第j个基站，D(i,j),u表示基站Bi,j与用户u之间的距离，ai为路径损耗指数，表示基站Bi,j与用户u之间的信道向量，表示基站Bi,j所使用的预编码向量，表示基站Bi,j所使用的人工噪声编码向量，Ni为第i层中发射天线数，si,j表示基站Bi,j所发射的信号符号且σu表示加性热噪声，Bm,n为第m层中第n个基站，u为目标用户，Pm为第m层中所有基站的最大发射功率，Pi为第i层中所有基站的最大发射功率，D(m,n),u表示基站Bm,n与用户u之间的距离，表示基站Bm,n与用户u之间的信道向量，Nm为第m层中发射天线数，表示基站Bm,n所使用的预编码向量，表示基站Bm,n所使用的人工噪声编码向量；步骤32：若当前网络能够提供簇间协作且目标用户移动性高，则从所有能够提供服务的宏基站中选择所有在该用户处接收信干噪比大于门限值γ的基站组成服务基站集合ΦH,L；步骤33：若当前网络不能够提供簇间协作且目标用户移动性低，则判断其是否处于某个基站簇的覆盖范围内；根据其是否处于某个基站簇的覆盖范围内，分别执行如下过程：步骤331：若当前网络不能够提供簇间协作且目标用户移动性低，且处于某个基站簇的覆盖范围内，则从所有密集化簇状部署的基站中选择能够提供服务的基站组成候选服务基站集合ΦCand,L；在候选服务基站集合ΦCand,L中，同属一个基站簇Φi,j的候选基站总数记为ni,j；若所有ni,j中的最大者为nm,n，对应的基站簇为Φm,n，则该用户的协作服务基站集合ΦC,L＝ΦCand,L∩Φm,n；步骤332：若当前网络不能够提供簇间协作且目标用户移动性低，且不处于某个基站簇的覆盖范围内，则从所有能够提供服务的基站中选择用户处接收信干噪比最大的基站作为候选服务基站；步骤34：若当前网络不能够提供簇间协作且目标用户移动性高，则从所有能够提供服务的宏基站中选择用户处接收信干噪比最大的基站作为候选服务基站。优选地，所述步骤4包括：对应步骤3中的不同执行过程，步骤4分别如下：步骤41：若当前网络能够提供簇间协作且目标用户移动性低，则将ΦC,L中该用户处接收信干噪比最大的发射基站表示为BL,Max，接收信干噪比最小的发射基站表示为BL,Min，以LL,a表示BL,Max与目标用户uL之间的距离，以LL,b表示BL,Min与目标用户uL之间的距离，对于ΦC,L中的任意基站Bi,j，其传输与干扰功率配比系数选择策略如下：步骤42：若当前网络能够提供簇间协作且目标用户移动性高，对于ΦH,L中的任意基站Bi,j，其φi,j选择策略如下：步骤431：若当前网络不能够提供簇间协作且目标用户移动性低，且处于某个基站簇的覆盖范围内，对于ΦC,L中的任意基站Bi,j，其φi,j选择策略如下：优选地，所述步骤5包括：对应步骤4中的不同执行过程，步骤5分别如下：步骤51：若当前网络能够提供簇间协作且目标用户移动性低，则ΦC,L中所有φi,j不为0的基站通过联合协作组成分布式天线，对目标用户进行传输；步骤52：若当前网络能够提供簇间协作且目标用户移动性高，则ΦH,L中所有φi,j不为0的基站通过联合协作组成分布式天线，对目标用户进行传输；步骤531：若当前网络不能够提供簇间协作且目标用户移动性低，且处于某个基站簇的覆盖范围内，ΦC,L中所有φi,j不为0的基站通过联合协作组成分布式天线，对目标用户进行传输；步骤532：若当前网络不能够提供簇间协作且目标用户移动性低，且不处于某个基站簇的覆盖范围内，则由候选服务基站对目标用户进行传输；步骤54：若当前网络不能够提供簇间协作且目标用户移动性高，则由候选服务基站对目标用户进行传输。优选地，该方法适用于K层密集异构网络，K≥2，其中第1层为宏基站，第2至K层为小基站，包括：微基站、微微基站、毫微微基站，且2至K层中至少有一层为密集化簇状部署；该方法同样适用但不限于普通多层异构网络、单层密集网络以及普通单层网络。优选地，所述普通多层异构网络指K层网络中的所有层的基站均不为密集簇部署，所述单层密集网络指K＝1且该层基站为密集簇部署，所述普通单层网络指K＝1且该层基站不为密集簇部署。优选地，所述目标用户包括：接入点用户使用的移动终端设备、接入点用户使用的可穿戴智能设备、接入点用户使用的物联网设备。优选地，所述基站包括：蜂窝网中的宏基站、微基站、微微基站、毫微微基站、WIFI热点、中继本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种密集异构网络多点协作物理层安全传输方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：判断当前网络能否提供簇间协作；步骤2：判断目标用户移动性高低；步骤3：选取协作服务基站集合；步骤4：配置协作服务基站集合中各基站的协作方式；步骤5：对目标用户进行协作安全传输。

【技术特征摘要】
1.一种密集异构网络多点协作物理层安全传输方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：判断当前网络能否提供簇间协作；步骤2：判断目标用户移动性高低；步骤3：选取协作服务基站集合；步骤4：配置协作服务基站集合中各基站的协作方式；步骤5：对目标用户进行协作安全传输。2.根据权利要求1所述的一种密集异构网络多点协作物理层安全传输方法，其特征在于，所述步骤3包括：根据当前网络能否提供簇间协作及目标用户移动性高低，选取协作服务基站集合，分别执行如下步骤：步骤31：若当前网络能够提供簇间协作且目标用户移动性低，则从所有能够提供服务的基站中选择所有在目标用户处接收信干噪比大于门限值β的基站组成协作服务基站集合ΦC,L：目标用户处接收到的信号表示为：目标用户处接收到的任意基站的信干噪比表示为：其中，SINR(Bm,n,u)为基站Bi,j处目标用户u的信干噪比，表示整个网络中所有基站的集合，Φi表示第i层所有基站的集合，i∈[1,K]，Bi,j表示第i层中第j个基站，D(i,j),u表示基站Bi,j与用户u之间的距离，αi为路径损耗指数，表示基站Bi,j与用户u之间的信道向量，表示基站Bi,j所使用的预编码向量，表示基站Bi,j所使用的人工噪声编码向量，Ni为第i层中发射天线数，si,j表示基站Bi,j所发射的信号符号且σu表示加性热噪声，Bm,n为第m层中第n个基站，u为目标用户，Pm为第m层中所有基站的最大发射功率，Pi为第i层中所有基站的最大发射功率，D(m,n),u表示基站Bm,n与用户u之间的距离，表示基站Bm,n与用户u之间的信道向量，Nm为第m层中发射天线数，表示基站Bm,n所使用的预编码向量，表示基站Bm,n所使用的人工噪声编码向量；步骤32：若当前网络能够提供簇间协作且目标用户移动性高，则从所有能够提供服务的宏基站中选择所有在该用户处接收信干噪比大于门限值γ的基站组成服务基站集合ΦH,L；步骤33：若当前网络不能够提供簇间协作且目标用户移动性低，则判断其是否处于某个基站簇的覆盖范围内；根据其是否处于某个基站簇的覆盖范围内，分别执行如下过程：步骤331：若当前网络不能够提供簇间协作且目标用户移动性低，且处于某个基站簇的覆盖范围内，则从所有密集化簇状部署的基站中选择能够提供服务的基站组成候选服务基站集合ΦCand,L；在候选服务基站集合ΦCand,L中，同属一个基站簇Φi,j的候选基站总数记为ni,j；若所有ni,j中的最大者为nm,n，对应的基站簇为Φm,n，则该用户的协作服务基站集合ΦC,L＝ΦCand,L∩Φm,n；步骤332：若当前网络不能够提供簇间协作且目标用户移动性低，且不处于某个基站簇的覆盖范围内，则从所有能够提供...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚晓慧，周游，罗文宇，钟智豪，黄开枝，金梁，钟州，楼洋明，许晓明，杨梅樾，
申请(专利权)人：中国人民解放军信息工程大学，
类型：发明
国别省市：河南,41