一种协作式物理层安全通信方法技术

本发明专利技术公开了一种协作式物理层安全通信方法，获取主信道的信道容量和窃听信道容量，并根据预建立的设备模型计算用户作为干扰节点参与通信后源节点到目的节点的保密容量；获取用户作为干扰节点参与通信时的报价，并根据保密容量和预建立的信任模型计算用户作为干扰节点参与通信时的效用函数，以及源节点在使用干扰节点通信时的效用函数；根据用户在作为干扰节点参与通信时的效用函数、源节点在使用干扰节点通信时的效用函数，计算通信网络的最大效用函数；通信时，能够综合其出价、通信时的保密容量和社交关系，来匹配相应的干扰节点，不仅能够提高用户在通信时的保密容量，也可提高用户在作为干扰节点进行辅助源节点通信时的满意程度。的满意程度。的满意程度。

【技术实现步骤摘要】
一种协作式物理层安全通信方法


[0001]本专利技术涉及一种协作式物理层安全通信方法，属于通信


技术介绍

[0002]近年来，随着无线网络在人们工作和生活的普遍应用，在给人们生活带来极大便利的同时，也产生了不可忽略的通信安全问题。由于无线网络的信道环境开放性、网络拓扑结构的不固定性、无线终端的移动性、传输的不稳定性等，无线信道的这些特性会使通信系统存在安全问题。因此物理层安全引起了广泛关注，并且在没有上层加密的情况下，物理层安全是解决无线通信系统可靠性和安全性问题的有效方法。
[0003]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种协作式物理层安全通信方法，以解决现有技术中无线网络信道存在的通信安全的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0006]一种协作式物理层安全通信方法，包括：
[0007]获取主信道的信道容量和窃听信道容量，并根据预建立的设备模型计算用户作为干扰节点参与通信后源节点到目的节点的保密容量；
[0008]获取用户作为干扰节点参与通信时的报价，并根据保密容量和预建立的信任模型计算用户作为干扰节点参与通信时的效用函数，以及源节点在使用干扰节点通信时的效用函数；
[0009]根据用户在作为干扰节点参与通信时的效用函数、源节点在使用干扰节点通信时的效用函数，计算通信网络的最大效用函数；
[0010]根据通信网络的最大效用函数，匹配源节点与用户作为的干扰节点建立通信链线路，完成通信。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案，用户作为干扰节点参与通信后源节点到目的节点的保密容量的计算公式为：
[0012]R
s
(P
j
)＝max{0,R
sd
‑
R
se
}
[0013][0014][0015]其中：R
s
为源节点到目的节点的保密容量，P
j
为第j个干扰节点的发射功率，R
sd
为源节点到目的节点的传输速率，R
se
为在干扰节点的干扰下窃听节点到源节点的保密容量，
P
s
为源节点的发射功率，g
sd
为第s个源节点到目的节点的信道功率增益，g
se
表示第s个源节点到窃听节点的信道功率增益，h
je
为第j个干扰节点到窃听节点的信道功率增益，σ2是加性高斯白噪声的功率。
[0016]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述用户作为干扰节点参与通信时的效用函数的计算公式为：
[0017]U
j
(c
i
,P
j
)＝w
ij
c
i
P
j
[0018]其中，U
j
为用户作为干扰节点参与通信时的效用函数，c
i
为干扰功率的单位价格，P
j
为第j个干扰节点的发射功率，w
ij
为用户信任值，R
s
为源节点到目的节点的保密容量。
[0019]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述源节点在使用干扰节点通信时的效用函数的计算公式为：
[0020]U
s
(c
i
,P
j
)＝R
s
(P
j
)
‑
(1
‑
w
ij
)c
i
P
j
[0021]其中，U
s
为源节点在使用干扰节点通信时的效用函数，c
i
为干扰功率的单位价格，P
j
为干扰节点的发射功率，w
ij
为用户信任值，R
s
为源节点到目的节点的保密容量。
[0022]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述通信网络的最大效用函数的公式为：
[0023][0024][0025][0026][0027][0028][0029]其中，U
j
为干扰节点参与通信时的效用函数，U
s
为源节点在使用干扰节点通信时的效用函数，c
i
为干扰功率的单位价格，P
j
为干扰节点的发射功率，P
max
为干扰节点的最大发射功率，i为源节点，N为源节点集合，j为干扰节点，M 为干扰节点集合，s.t为约束条件；
[0030]α
ij
为源节点与干扰节点的配对情况，当源节点与干扰节点配对成功则为1，否则为0。
[0031]作为本专利技术的一种优选技术方案，每个所述源节点在通信时只能选择一个干扰节点，且所述干扰节点每次只能选择一个源节点进行辅助通信。
[0032]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述源节点与干扰节点的匹配函数公式如下：
[0033][0034]其中，φ为源节点与干扰节点的匹配函数；
[0035]S
i
为源节点，N为源节点集合，其中，源节点属于集合N与空集的并集；
[0036]J
j
为干扰节点，M为干扰节点集合，其中干扰节点属于集合M与空集的并集。
[0037][0038]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述源节点与干扰节点的匹配方法包括：
[0039]确定每个干扰节点在与每个源节点在匹配时的干扰功率，并建立每个源节点所对
应包含有匹配状态的候选干扰节点匹配集；
[0040]获取每个干扰节点的出价，以及每个干扰节点所对应每个源节点的社交关系，建立每个干扰节点所对应包含有匹配状态的候选源节点匹配集；
[0041]以通信网络的最大效用函数为匹配依据，将候选干扰节点匹配集和候选源节点匹配集进行匹配。
[0042]作为本专利技术的一种优选技术方案，当所述源节点与干扰节点匹配成功，则将源节点和干扰节点移出对应的候选干扰节点匹配集和候选源节点匹配集。
[0043]作为本专利技术的一种优选技术方案，所述信任模型根据聊天的频率、建立社交关系的时间、用户家庭关系进行建立。
[0044]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果：
[0045]本专利技术可根据用户的物理属性和社交关系，可建立基于社交感知的协作式物理层通信网络，在进行通信时，能够综合其出价、通信时的保密容量和社交关系，来匹配相应的干扰节点，其不仅能够提高用户在通信时的保密容量，而且也可有效的提高用户在作为干扰节点进行辅助源节点通信时的满意程度。
附图说明
[0046]图1是本专利技术的流程图。
具体实施方式
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种协作式物理层安全通信方法，其特征在于，包括：获取主信道的信道容量和窃听信道容量，并根据预建立的设备模型计算用户作为干扰节点参与通信后源节点到目的节点的保密容量；获取用户作为干扰节点参与通信时的报价，并根据保密容量和预建立的信任模型计算用户作为干扰节点参与通信时的效用函数，以及源节点在使用干扰节点通信时的效用函数；根据用户在作为干扰节点参与通信时的效用函数、源节点在使用干扰节点通信时的效用函数，计算通信网络的最大效用函数；根据通信网络的最大效用函数，匹配源节点与用户作为的干扰节点建立通信链线路，完成通信。2.根据权利要求1所述的一种协作式物理层安全通信方法，其特征在于，用户作为干扰节点参与通信后源节点到目的节点的保密容量的计算公式为：R
s
(P
j
)＝max{0,R
sd
‑
R
se
}}其中：R
s
为源节点到目的节点的保密容量，P
j
为第j个干扰节点的发射功率，R
sd
为源节点到目的节点的传输速率，R
se
为在干扰节点的干扰下窃听节点到源节点的保密容量，P
s
为源节点的发射功率，g
sd
为第s个源节点到目的节点的信道功率增益，g
se
表示第s个源节点到窃听节点的信道功率增益，h
je
为第j个干扰节点到窃听节点的信道功率增益，σ2是加性高斯白噪声的功率。3.根据权利要求1所述的一种协作式物理层安全通信方法，其特征在于，所述用户作为干扰节点参与通信时的效用函数的计算公式为：U
j
(c
i
,P
j
)＝w
ij
c
i
P
j
其中，U
j
为用户作为干扰节点参与通信时的效用函数，c
i
为干扰功率的单位价格，P
j
为第j个干扰节点的发射功率，w
ij
为用户信任值，R
s
为源节点到目的节点的保密容量。4.根据权利要求1所述的一种协作式物理层安全通信方法，其特征在于，所述源节点在使用干扰节点通信时的效用函数的计算公式为：U
s
(c
i
,P
j
)＝R
s
(P
j
)
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，张腾，齐婷，郑宝玉，崔景伍，窦海娥，
申请(专利权)人：南京南邮通信网络产业研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：