基于传输阻塞的毫米波车联网协作干扰的传输方法技术

本发明专利技术公开了一种基于传输阻塞的毫米波车联网协作干扰的传输方法，涉及信号处理技术领域，包括：构建V2X网络场景；在V2X网络场景中的通信节点处部署阵列天线，其通信信道为毫米波信道，对毫米波信道进行建模，获取毫米波阻塞模型；使用最大平均功率接入策略获取与合法接收车辆连接的基站；根据毫米波阻塞模型，获取符合第一条件的空闲用户，并使用随机过程得到第一空闲用户集；在第一空闲用户集中，获取符合第二条件的空闲用户，并使用随机过程得到第二空闲用户集；根据毫米波阻塞模型、第一空闲用户集和第二空闲用户集，获取V2X网络的保密性能的理论表达式，评估V2X网络的保密性能。本发明专利技术能够以更高效的方式提高网络的保密性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
基于传输阻塞的毫米波车联网协作干扰的传输方法


[0001]本专利技术属于信号处理
，具体涉及一种基于传输阻塞的毫米波车联网协作干扰的传输方法。

技术介绍

[0002]V2X(Vehicle to X)，是未来智能交通运输系统的关键技术，使得车与车、车与基站、基站与基站之间能够通信。从而获得实时路况、道路信息、行人信息等一系列交通信息，从而提高驾驶安全性、减少拥堵、提高交通效率、提供车载娱乐信息等。
[0003]现有技术中，由于V2X网络中通信节点的高移动性，节点位置可能会频繁变化、网络整体具有较强的时变特性，因此通信链路连接面临极度不稳定的问题；通常将V2X网络结合蜂窝无线接入技术，能够解决以往车联网通信实际应用中的连接稳定性阻碍，提高通信信道的容量、提升通信链路的连接稳定性；此外，毫米波技术的出现促进蜂窝车联网通信进入一个全新的发展阶段。但由于C
‑
V2X网络目前仍缺乏规范的保护协议或机制，在网络中传输的关键机密信息可能会被恶意窃取、窃听，并可能会由于信息泄露而危及人类生命安全。
[0004]因此，亟需改进现有技术中的缺陷，在设计C
‑
V2X通信网络时，通信安全应该赋予最高优先级、予以重视。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于传输阻塞的毫米波车联网协作干扰的传输方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0006]第一方面，本专利技术提供一种基于传输阻塞的毫米波车联网协作干扰的传输方法，包括：
[0007]构建V2X网络场景；所述V2X网络场景的通信节点包括合法接收车辆、窃听车辆、空闲用户和基站；
[0008]在所述V2X网络场景中的通信节点处部署阵列天线，其通信信道为毫米波信道，对所述毫米波信道进行建模，获取毫米波阻塞模型；
[0009]使用最大平均功率接入策略获取与所述合法接收车辆连接的基站；
[0010]根据所述毫米波阻塞模型，获取符合第一条件的所述空闲用户，并使用随机过程得到第一空闲用户集；
[0011]在所述第一空闲用户集中，获取符合第二条件的空闲用户，并使用随机过程得到第二空闲用户集；
[0012]根据所述毫米波阻塞模型、所述第一空闲用户集和所述第二空闲用户集，获取V2X网络的保密性能的理论表达式，评估V2X网络的保密性能。
[0013]本专利技术的有益效果：
[0014]本专利技术提供的一种基于传输阻塞的毫米波车联网协作干扰的传输方法，通过对毫米波蜂窝V2X网络进行场景建模，包括网络节点位置分布、天线阵列模型、以及毫米波信道；
其次，考虑到本专利技术通信过程是蜂窝基站到合法接入车辆的下行通信过程，确定基站的接入策略、明确合法接入车辆接入到哪一个基站，利用随机几何分析设计的物理层安全传输方案对于蜂窝V2X网络的安全性能进行理论改善，并经过理论推导给出理论表达式；其中，物理层安全技术直接利用物理信道的随机特性、不依赖于加密算法的复杂度，相较于传统的密钥加密技术，能够以更高效的方式提高网络的保密性能。
[0015]以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例提供的基于传输阻塞的毫米波车联网协作干扰的传输方法的一种流程图；
[0017]图2是本专利技术实施例提供的V2X网络场景的一种示意图；
[0018]图3是本专利技术实施例提供的典型车辆的保密中断概率随干扰机数量的变化的一种示意图；
[0019]图4是本专利技术实施例提供的干扰器选择方案一种示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0021]现有技术中，通常采用以下三类方案，分别为V2X网络中通信性能的理论分析技术；在平面网络中利用协作干扰进行安全传输的技术；基于密钥加密的网络安全技术。其中，考虑到对车辆通信的理论研究分析需要建立在随机几何的分析框架之上，研究者们提出了一些基于随机几何的V2X网络性能分析技术。，此外，还有研究者们将车辆网络中通信节点的空间位置建模为相同的泊松线过程驱动的Cox过程，进而给出能够对V2X网络的覆盖性能、保密性能的评估理论公式。
[0022]以上研究主要是关注理论分析方法的专利技术，尚未涉及到V2X网络中关于安全传输方案的设计。主要原因在于：其一、车辆独特的位置特征对于理论分析带来的计算复杂度；车辆总是沿着街道分布的，常见的二维泊松点过程不再适用于V2X网络中受限于道路的节点位置分布建模，导致研究者们的精力倾注于V2X网络的性能分析上；其二，第二类相关的专利技术技术主要是适用于普通平面网络的协作干扰传输技术，该类技术的核心在于设计出满足需求的干扰节点筛选方案，需求主要是网络对于保密性能的要求；其三、基于密钥加密的网络层安全技术对于机密信息的保护是建立在机密算法的复杂度上实现的，密钥越长、加密算法越是复杂，对于信息的保密性越好，造成过程复杂。
[0023]综上所述，现有技术对于毫米波V2X网络中安全传输问题的研究有限。首先由于网络中涉及车辆的通信对于通信时延十分敏感，特别是对于下行传输的时延要求极高，使得传统的网络安全密钥加密技术已不是V2X网络的最优选。此外，现有V2X网络中对物理层安全技术的研究主要关注于在使用基础的物理层安全技术、或完全在无任何安全传输设计的情况下整个网络的安全性能分析。但实际车联网中的通信安全一定程度上间接地决定了网络中人员的人身安全，因此在V2X网络中研究并设计出有效的安全传输方案是非常重要的。
[0024]现有技术在进行协作干扰协作节点选择策略的设计时对于网络通信可靠性的考
量有限。传输安全性能的提升是在牺牲目标链路传输的可靠性实现的，在V2X网络中由于节点的高移动性，连接中断发生的概率高于其他静态网络。因此，无尽地用连接性能换取保密性能的提高是不可取的，甚至会导致目标传输链路的接收信噪比极度恶化。
[0025]有鉴于此，本专利技术利用物理层协作干扰技术，提出了一种基于传输阻塞的毫米波车联网协作干扰的传输方法，以从物理层的角度解决毫米波蜂窝V2X网络中潜在的安全威胁。此外，本专利技术还采用随机几何分析方法分析求解得出代表通信系统安全传输性能的指标，保密中断概率和保密吞吐量的理论表达式，进而可实现对系统安全性能的有效合理预估。
[0026]请参见图1和图2所示，图1是本专利技术实施例提供的基于传输阻塞的毫米波车联网协作干扰的传输方法的一种流程图，图2是本专利技术实施例提供的V2X网络场景的一种示意图；本专利技术所提供的一种基于传输阻塞的毫米波车联网协作干扰的传输方法，包括：
[0027]S101、构建V2X网络场景；V2X网络场景的通信节点包括合法接收车辆、窃听车辆、空闲用户和基站；
[0028]S102、在V2X网络场景中的通信节点处部署阵列天线，其通信信道为毫米波信道，对毫米波信道进行建模，获取毫米波阻塞模型；
[0029]S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于传输阻塞的毫米波车联网协作干扰的传输方法，其特征在于，包括：构建V2X网络场景；所述V2X网络场景的通信节点包括合法接收车辆、窃听车辆、空闲用户和基站；在所述V2X网络场景中的通信节点处部署阵列天线，其通信信道为毫米波信道，对所述毫米波信道进行建模，获取毫米波阻塞模型；使用最大平均功率接入策略获取与所述合法接收车辆连接的基站；根据所述毫米波阻塞模型，获取符合第一条件的所述空闲用户，并使用随机过程得到第一空闲用户集；在所述第一空闲用户集中，获取符合第二条件的空闲用户，并使用随机过程得到第二空闲用户集；根据所述毫米波阻塞模型、所述第一空闲用户集和所述第二空闲用户集，获取V2X网络的保密性能的理论表达式，评估V2X网络的保密性能。2.根据权利要求1所述的基于传输阻塞的毫米波车联网协作干扰的传输方法，其特征在于，所述构建V2X网络场景包括：获取所述合法接收车辆的位置，并作为原点；使用密度为λ
L
的线过程Φ
L
对道路进行建模；使用密度为μ
e
的一维点过程对第L
k
条道路上的所述窃听车辆的位置分布进行建模；其中，e为所述窃听车辆的具体位置，使用密度为λ
B
的点过程Φ
B
对所述基站的位置进行建模；其中，b为所述基站的位置，b∈Φ
B
；使用密度为λ
U
的点过程Φ
U
对所述空闲用户的位置进行建模；其中，u为所述空闲用户的位置，u∈Φ
U
。3.根据权利要求1所述的基于传输阻塞的毫米波车联网协作干扰的传输方法，其特征在于，所述阵列天线的增益为：其中，t为信号发射端，r为信号接收端，M为主瓣增益，m为旁瓣增益，θ为主瓣宽度，Pr
M2
为信号由发射端的主瓣发射并在接收端使用主瓣接收的概率。4.根据权利要求1所述的基于传输阻塞的毫米波车联网协作干扰的传输方法，其特征在于，根据所述毫米波阻塞模型，获取与信号发射端距离不同的其他通信节点之间通讯链路的阻塞状态；所述通讯链路包括LoS链路和NLoS链路；
其中，与信号发射端距离为d的通信链路为LoS链路的概率为p
L
(d)，其表达式为：其中，p
L
为基于经验值的常数，p
L
＝0.2；D为LoS球的半径；与信号发射端距离为d的通信链路为NLoS链路的概率为p
N
(d)，其表达式为：p
N
(d)＝1
‑
p
L
(d)。5.根据权利要求4所述的基于传输阻塞的毫米波车联网协作干扰的传输方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：俱莹，杨明婕，田素恒，刘雷，裴庆祺，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：