一种多窃听者联合检测环境下的隐蔽传输方法技术

本发明专利技术公开了一种多窃听者联合检测环境下的隐蔽传输方法，包括：建立无线隐蔽通信网络模型；窃听节点对发送节点是否发送消息进行检测并计算窃听节点的最小检验错误概率；目的节点发送干扰信号来对抗窃听节点；在满足给定隐蔽约束和最小化窃听节点的检测错误概率的情况下，通过功率分配以及选择最合适的干扰节点发射功率来最大化系统的隐蔽传输速率，得到系统的最佳隐蔽传输速率；目的节点综合考虑系统的隐蔽性和可靠性约束，求解发送节点的最大有效速率。本发明专利技术提高了检测性能，有效对抗双检测者合作检测的情况，显著提高了隐蔽传输速率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种多窃听者联合检测环境下的隐蔽传输方法


[0001]本专利技术属于隐蔽通信
，具体涉及一种多窃听者联合检测环境下的隐蔽传输方法。

技术介绍

[0002]随着以5G为代表的移动通信技术的飞速发展以及人类活动向太空和深海的延伸，利用电磁波、声波、光等作为信息传输媒介的现代无线通信技术已成为各场景中主要的通信方式。其中，无线电通信是当前最广泛使用的通信方式。由于无线电介质的开放性，使得通信信号很容易被第三方拦截和窃听，进而导致通信内容的泄露或通信意图的暴露。因此确保通过无线链路传输的信息安全对于消费者、工业和军事应用是至关重要的。
[0003]在无线网络中传输的数据通常使用各种加密方式和密钥交换协议来防止传输数据被窃听者截获。虽然传统的以密码学为基础的加密方式承诺确保任何传输信息的完整性，它的安全性取决于某些数论问题的难度，但量子计算凭借其强大的计算能力可以有效解决这类传统计算机难以解决的复杂数学难题，从而破解绝大多数的公钥系统，这使得现代通信处于危险之中。随着研究的不断推进，物理层安全已成为补充和显著提高无线网络通信安全的新兴技术，提供了一个可靠替代方案。但是，无论是加密技术还是物理层安全技术，都侧重于防止信息被窃取，无法完全解决隐私问题，无线传输过程本身可能会暴露用户的源位置信息或者被窃听者用于反向攻击，这在军事对抗中是十分致命的。为此，我们需要首先防止传输检测的隐蔽通信，隐蔽通信(也称为低检测概率通信，LPD)正成为一种在无线通信中实现强大安全性和隐私性的新技术。隐蔽通信旨在实现通信双方的隐藏信息传输，它除了保护通信的内容，更强调保证非合作窃听方对该传输行为难以检测，即传输过程中，不易引起窃听者关注。
[0004]在隐蔽通信领域，常通过人工噪声引入不确定性使检测者/窃听者无法判断隐蔽传输是否存在。在现有的许多隐蔽通信网络中，大多都只存在一个检测者，然而在实际情况下，窃听者无处不在。故在平面情况下考虑窃听者均匀分布，本场景中考虑两个窃听者进行检测。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提出了一种多窃听者联合检测环境下的隐蔽传输方法。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种多窃听者联合检测环境下的隐蔽传输方法，具体步骤为：
[0007](10)建立无线隐蔽通信网络模型，所述无线隐蔽通信网络模型包括一个发送节点、一个合法接收目的节点、两个窃听节点，发送节点到目的节点进行隐蔽传输，即发送节点以一定的概率生成随机信号发送给目的节点；
[0008](20)窃听节点对发送节点是否发送消息进行检测并计算窃听节点的最小检验错误概率；
[0009](30)目的节点发送干扰信号来对抗窃听节点；
[0010](40)在满足给定隐蔽约束和最小化窃听节点的检测错误概率的情况下，通过功率分配以及选择最合适的干扰节点发射功率来最大化系统的隐蔽传输速率，得到系统的最佳隐蔽传输速率；
[0011](50)目的节点综合考虑系统的隐蔽性和可靠性约束，求解发送节点的最大有效速率。
[0012]优选地，窃听节点对发送节点是否发送消息进行检测的具体方法为：
[0013]两个窃听节点分别采用辐射计对接收信号进行能量检测，判断是否有传输信号的存在；
[0014]采用联合判决方案对发送节点是否发送消息进行检测，联合判决方案包括两种，具体如下表所示：
[0015][0016]方案一：如果有任意一个窃听节点检测到传输存在，则窃听节点判定发送节点发送了保密信息；方案二：只有两位窃听节点均检测到传输存在时，才判定发送节点发送了保密消息；Y0表示判定为发送节点没有发送信息，Y1表示判定为发送节点发送了信息，表示判定为发送节点没有发送信息，Y
1(i)
表示判定为发送节点发送了信息，i＝1,2。
[0017]优选地，两个窃听节点分别判断是否有传输信号的存在的方法为：
[0018][0019]式中，表示窃听节点w
i
的平均接收功率，τ
i
为w
i
的判决门限，表示判定为发送节点没有发送信息，Y
1(i)
表示判定为发送节点发送了信息。
[0020]优选地，窃听节点的最小检验错误概率的计算方法为：
[0021]将检测者的漏检率和误检率分别表示为：
[0022][0023][0024]i为1表示方案一，为2表示方案二；
[0025]假设发送节点发送保密信息的概率为Pr{H1}＝Pr{H0}＝1/2，则窃听节点的检测错误概率ξ为：
[0026][0027]根据方案一计算错误概率：
[0028]采用方案一时，窃听节点的漏检率和误检率为：
[0029][0030][0031]当系统满足(其中下标a表示Alice，下标b表示Bob，下标w
i
窃听节点Willie(i)，w的下标i为1代表窃听节点1，为2代表窃听节点2；P
a
为发送节点Alice发送信号功率；为P
b
最大发送功率；为Alice到Willie(i)的信道系数，为Bob到窃听节点Willie(i)的信道系数；|
·
|2表示取模的平方；表示发送节点Alice到窃听节点Willie(i)的路径损耗系数；表示目的节点Bob到Willie(i)的路径损耗系数，且w1和w2的最优判决门限分别为和其中为P
b
最大发送功率；为Bob到Willie(i)的信道系数；|
·
|2表示取模的平方；表示Bob到Willie(i)的路径损耗系数；为高斯白噪声功率，获得的最小检验错误概率为：
[0032][0033]其中下标a表示Alice，下标b表示Bob，下标w
i
表示Willie(i)，w的下标i为1代表Willie1，为2代表Willie2；P
a
为发送节点Alice发送信号功率；为P
b
最大发送功率；为Alice到Willie(i)的信道系数，同理，为Bob到Willie(i)的信道系数；|
·
|2表示取模的平方；表示Alice到Willie(i)的路径损耗系数；表示Bob到Willie(i)的路径损耗系数；
[0034]采用方案二时，窃听节点的漏检率和误检率为：
[0035][0036][0037]当系统满足(其中下标a表示Alice，下标b表示Bob，下标w
i
表示Willie(i)，w的下标i为1代表Willie1，为2代表Willie2；P
a
为发送节点Alice发送信号功率；为P
b
最大发送功率；为Alice到Willie(i)的信道系数，同理，为Bob到Willie(i)的信道系数；|
·
|2表示取模的平方；表示Alice到Willie(i)的路径损耗系数；表示Bob到Willie(i)的路径损耗系数，且w1和w2的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多窃听者联合检测环境下的隐蔽传输方法，其特征在于，具体步骤为：(10)建立无线隐蔽通信网络模型，所述无线隐蔽通信网络模型包括一个发送节点、一个合法接收目的节点、两个窃听节点，发送节点到目的节点进行隐蔽传输，即发送节点以一定的概率生成随机信号发送给目的节点；(20)窃听节点对发送节点是否发送消息进行检测并计算窃听节点的最小检验错误概率；(30)目的节点发送干扰信号来对抗窃听节点；(40)在满足给定隐蔽约束和最小化窃听节点的检测错误概率的情况下，通过功率分配以及选择最合适的干扰节点发射功率来最大化系统的隐蔽传输速率，得到系统的最佳隐蔽传输速率；(50)目的节点综合考虑系统的隐蔽性和可靠性约束，求解发送节点的最大有效速率。2.根据权利要求1所述的多窃听者联合检测环境下的隐蔽传输方法，其特征在于，窃听节点对发送节点是否发送消息进行检测的具体方法为：两个窃听节点分别采用辐射计对接收信号进行能量检测，判断是否有传输信号的存在；采用联合判决方案对发送节点是否发送消息进行检测，联合判决方案包括两种，具体如下表所示：方案一：如果有任意一个窃听节点检测到传输存在，则窃听节点判定发送节点发送了保密信息；方案二：只有两位窃听节点均检测到传输存在时，才判定发送节点发送了保密消息；Y0表示判定为发送节点没有发送信息，Y1表示判定为发送节点发送了信息，Y
0(i)
表示判定为发送节点没有发送信息，Y
1(i)
表示判定为发送节点发送了信息，i＝1,2。3.根据权利要求2所述的多窃听者联合检测环境下的隐蔽传输方法，其特征在于，两个窃听节点分别判断是否有传输信号的存在的方法为：式中，表示窃听节点w
i
的平均接收功率，τ
i
为w
i
的判决门限，Y
0(i)
表示判定为发送节点没有发送信息，Y
1(i)
表示判定为发送节点发送了信息。4.根据权利要求3所述的多窃听者联合检测环境下的隐蔽传输方法，其特征在于，窃听节点的最小检验错误概率的计算方法为：将检测者的漏检率和误检率分别表示为：
i为1表示方案一，为2表示方案二；假设发送节点发送保密信息的概率为Pr{H1}＝Pr{H0}＝1/2，则窃听节点的检测错误概率ξ为：根据方案一计算错误概率：采用方案一时，窃听节点的漏检率和误检率为：采用方案一时，窃听节点的漏检率和误检率为：当系统满足(其中下标a表示Alice，下标b表示Bob，下标w
i
窃听节点Willie(i)，w的下标i为1代表窃听节点1，为2代表窃听节点2；P
a
为发送节点Alice发送信号功率；为P
b
最大发送功率；为Alice到Willie(i)的信道系数，为Bob到窃听节点Willie(i)的信道系数；|
·
|2表示取模的平方；表示发送节点Alice到窃听节点Willie(i)的路径损耗系数；表示目的节点Bob到Willie(i)的路径损耗系数，且w1和w2的最优判决门限分别为和其中P
bmax
为P
b
最大发送功率；为Bob到Willie(i)的信道系数；|
·
|2表示取模的平方；表示Bob到Willie(i)的路径损耗系数；为高斯白噪声功率，获得的最小检验错误概率为：其中下标a表示Alice，下标b表示Bob，下标w
i
表示Willie(i)，w的下标i为1代表Willie1，为2代表Willie2；P
a
为发送节点Alice发送信号功率；为P
b
最大发送功率；为Alice到Willie(i)的信道系数，同理，为Bob到Willie(i)的信道系数；|
·
|2表示取模的平方；表示Alice到Willie(i)的路径损耗系数；表示Bob到Willie(i)的路径损耗系数；采用方案二时，窃听节点的漏检率和误检率为：为：当系统满足(其中下标a表示Alice，下标b表示Bob，下标w
i
表示Willie(i)，w的下标i为1代表Willie1，为2代表Willie2；P
a
为发送节点Alice发送信号功率；为P
b
最大发送功率；为Alice到Willie(i)的信道系数，同理，为Bob到Willie(i)的信道系数；|
·
|2表示取模的平方；表示Alice到
Willie(i)的路径损耗系数；表示Bob到Willie(i)的路径损耗系数，且w1和w2的...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱媛姝，钱玉文，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：