【技术实现步骤摘要】
一种面向物理层安全的联合功率优化和路由选择方法
本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种面向物理层安全的联合功率优化和路由选择方法。
技术介绍
无线通信技术近几十年取得了迅猛发展，各种新型的无线通信网络形态，如无线传感器网络、短距离无线超宽带网络、以及无线自组织网络等不断涌现并趋向成熟。其中，无线自组织网络以无中心、自组织、无需基础设施等特点被广泛应用于军事、交通、救援等各种领域。在无线自组织网络中，受节点发射功率限制，信息传输大多需要通过中继节点的多跳转发才能满足合法通信双方的通信需求。在无线场景下，信道的开放性特征使得信息在传播过程中被窃听或攻击的风险加大，从而造成信息泄露。对无线自组织网络而言，其自组织的部署特性使窃听节点的广泛存在成为可能，而多跳传输的特点则会给窃听者提供更多的窃听机会，造成极大的安全隐患。鉴于此，迫切需要展开无线多跳自组织网络的传输安全性研究。近年来，物理层安全通信技术成为无线通信系统中信息安全领域新的研究热点，常采用多天线、协作通信、波束赋型以及人工加噪等物理层安全技术手段。针对无线多...
【技术保护点】
1.一种面向物理层安全的联合功率优化和路由选择方法，其特征在于，具体操作包括如下过程：/n步骤1：在窃听者服从PCP分布的情况下，无线多跳自组织网络包含一个源节点S、一个目的节点D、多个备选中继节点和多个窃听节点，该网络的整个传输过程分K跳完成；/n步骤2：在任意一跳中一个或多个窃听者的信噪比高于给定阈值γ
【技术特征摘要】
1.一种面向物理层安全的联合功率优化和路由选择方法，其特征在于，具体操作包括如下过程：
步骤1：在窃听者服从PCP分布的情况下，无线多跳自组织网络包含一个源节点S、一个目的节点D、多个备选中继节点和多个窃听节点，该网络的整个传输过程分K跳完成；
步骤2：在任意一跳中一个或多个窃听者的信噪比高于给定阈值γe时，窃听者可以解码该消息而发生中断的概率，即安全中断概率Pso；
在接收者的信噪比低于给定阈值γc时，接收者不能正确解码该消息而发生中断的概率，即连接中断概率Pco；
步骤3：将源节点到目的节点的所有可行路径的集合定义为SΠ，并将ζ定义为安全中断概率的阈值，按照以下步骤优化整个过程：
第一阶段：在窃听者服从泊松簇过程这一假设下推导得到了系统安全中断概率和连接中断概率的表达式；
第二阶段：在安全中断概率满足给定阈值的情况下，以连接中断概率最小为目标，针对给定路径推导得到了源与各跳中继的最优传输功率；
第三阶段：根据最优传输功率推导父亲节点位置未知和已知两种情况下的最优路由。
2.根据权利要求1所述的一种面向物理层安全的联合功率优化和路由选择方法，其特征在于，步骤1中，所述窃听者服从PCP分布包括将该分布中第n个窃听者簇表示为Cn(n＝1,…,N)，将其半径表示为将簇Cn中的窃听者表示为En,i，分别针对父亲节点位置已知和未知两种情况展开研究，将窃听节点的概率密度函数表示为如公式(1)：
其中，是父亲节点的坐标，||·||代表欧氏范数。
3.根据权利要求1所述的一种面向物理层安全的联合功率优化和路由选择方法，其特征在于，步骤1中，所述整个传输过程包括在每一跳的传输过程中，合法接收节点在接收信息的同时窃听节点也在窃听信息，在第k跳，节点Rk和En,i接收到来自Tk的消息xT，其接收信号可分别表示为如公式(2)和公式(3)：
其中，表示第k跳节点Tk的发送功率，和分别表示Tk-Rk和Tk-En,i链路的信道衰落系数，和分别表示Tk-Rk和Tk-En,i之间的距离，α表示路径损耗指数，和分别表示节点Rk和En,i处的加性高斯白噪声，假设其方差均为σ2；
节点Rk和En,i的接收信噪比分别为如公式(4)和公式(5)：
4.根据权利要求3所述的一种面向物理层安全的联合功率优化和路由选择方法，其特征在于，步骤2中，第lk跳的安全中断概率为：
整条路径的安全中断概率为：
第lk跳的连接中断概率为：
整条路径的连接中断概率为：
优化过程表示为：
s.t.Pso(Π)≤ζ(11)。
5.根据权利要求4所述的一种面向物理层安全的联合功率优化和路由选择方法，其特征在于，步骤3中，所述第一阶段的具体过程为：
对于父亲节点位置未知的情况，将公式(5)代入公式(6)中，得到...
【专利技术属性】
技术研发人员：惠鏸，张晓静，刘宁宁，姚俊良，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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