一种智能通信对抗方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种智能通信对抗方法及系统，包括：获取通信方发射机和接收机的地理位置，计算各个信道的信道函数，构建通信方效用模型；获取干扰机的地理位置，计算各个信道的增益，构建干扰机效用模型；基于stackelberg博弈论构建通信对抗的过程，将通信方作为博弈过程中的领导者，干扰机作为博弈过程的跟随者；通过多轮博弈，通信方和干扰方的效用最终收敛，输出稳定状态下通信方和干扰方的策略。本发明专利技术在通信方引入了智能反射面，智能反射面根据接收机的位置反射有用信号，同时通过改变干扰信号的相位，使得直射路径和反射路径的信号互相抵消从而抑制干扰信号，有效提高通信方的抗干扰能力。抗干扰能力。抗干扰能力。

【技术实现步骤摘要】
一种智能通信对抗方法及系统


[0001]本专利技术涉及通信对抗
，尤其涉及一种智能通信对抗方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来，无线通信技术的进步极大地提升了工业和军事领域的通信能力。运营商采用了多天线系统，如多输入多输出(MIMO)技术，以增加信号的传输路径和空间多样性。这种方法提高了通信系统的鲁棒性和可靠性。此外，软件定义无线电(SDR)的出现通过可编程的计算机软件实现信号处理、调制和解调功能，彻底改变了无线通信领域。SDR简化了复杂信号的传输和接收，广泛应用于各个领域。在电子战领域，对手双方都使用通信技术进行侦察、干扰和破坏敌方通信和雷达系统。军方利用电子战技术削弱敌方的通信能力，干扰其指挥和控制基础设施，并保护自己的通信系统免受干扰。
[0003]无线通信的快速发展导致频谱资源严重短缺，并给通信设备的频率选择和协调带来巨大挑战。此外，随着软件无线电技术的应用，恶意干扰设备的生产成本越来越低，这些设备的灵活性也越来越高，这使得通信设备面临着来自恶意干扰攻击带来的更严重威胁。因此，如何在复杂的频谱环境中实现智能的反干扰信道接入决策是无线通信网络中尚待解决的关键问题之一。

技术实现思路

[0004]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0005]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0006]因此，本专利技术提供了一种智能通信对抗方法及系统解决现有智能的反干扰信道接入决策抗干扰能力差的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种实现智能通信对抗方法方法，包括：
[0009]获取通信方发射机和接收机的地理位置，计算各个信道的信道函数，构建通信方效用模型；
[0010]获取干扰机的地理位置，计算各个信道的增益，构建干扰机效用模型；
[0011]基于斯塔克尔伯格博弈论构建通信对抗的过程，将通信方作为博弈过程中的领导者，干扰机作为博弈过程的跟随者；
[0012]通过多轮博弈，通信方和干扰方的效用最终收敛，输出稳定状态下通信方和干扰方的策略。
[0013]作为本专利技术所述的智能通信对抗方法的一种优选方案，其中：
[0014]构建通信方效用模型：获取通信方发射机和接收机的地理位置，假设所有信道的小尺度衰落为瑞利衰落，基于通信方发射机和接收机地理位置信息去计算各个信道的信道
函数；
[0015]构建干扰机效用模型：获取干扰机的地理位置，假设干扰信道的小尺度衰落为瑞利衰落，基于干扰机地理位置信息去计算各个信道的增益；
[0016]设置博弈过程中的领导者：将通信方设为博弈过程中的领导者，在通信对抗的过程中，领导者率先做出决策，基于信道状态，自身条件限制选择合适的通信状态，同时智能反射面根据信道状态调整反射元件的相位；
[0017]设置博弈过程中的跟随者：将干扰机设为博弈过程中的跟随者，跟随者在侦察到领导者的决策后，针对领导者决策做出相应的响应；
[0018]领导者与跟随者进行对抗：在领导者感受到跟随者的干扰后，相应地做出响应，改变通信状态，同时调整智能反射面的相位，抑制干扰信号，最大化自身的效用；跟随者在领导者调整策略后也积极做出响应；
[0019]判断通信方和干扰方的效用状态是否收敛，若状态未收敛，则返回领导者与跟随者进行对抗，若状态收敛，则输出稳定状态下通信方和干扰方的策略。
[0020]作为本专利技术所述的智能通信对抗方法的一种优选方案，其中：
[0021]所述构建通信方效用模型，目标通过联合优化发射功率的分配，通过共同优化发射功率的分配和智能反射面相移{θ
n
}
n∈N
；同时干扰方将选择一条通信信道来发送干扰信号，目标接收器的干扰信号比应满足其中，和分别表示第m个接收机接收到的干扰信号和有用信号，k为抑制因子；若通信方想正常通信，则信号干扰比应满足通过抑制因子得到干扰机在该条通道上发射信号所需的最小功率表示为：
[0022][0023]其中，r
m
为智能反射面到第m个接受机的信道增益，Φ为智能反射面的相位矩阵，d
m
为干扰机到智能反射面的第m个信道，g
m
为第m个发射机到智能反射面的信道增益，h
m
为第m个发射机到第m个接收机的信道增益，b
m
为干扰机到第m个接受机的信道增益；为接收机接收到有用信号的功率，为接收机接收到干扰信号的功率，为发射机发射有用信号的功率，为干扰机发射干扰信号的功率；
[0024]接收机接收到的有用信号模型表示为：
[0025][0026]其中，为第m个发射机发射的信号功率；
[0027]接收机接收到的干扰信号模型表示为：
[0028][0029]其中，为干扰机在第m个信道发射的信号功率；
[0030]假定将吞吐量作为通信方效用的评判指标，此时通信方的效用表示为：
[0031][0032]最终得到通信方的效用模型表示为：
[0033][0034]作为本专利技术所述的智能通信对抗方法的一种优选方案，其中：
[0035]所述构建干扰机效用模型，对于干扰机的干扰策略，设定为追踪通信方有用信号后，干扰机计算抑制各条信道所需的最小功率；干扰机在其所能提供的功率范围内选择用于干扰的信道，选择具有最高吞吐量的信道；因此，目标效用表示为：
[0036][0037]干扰机的效益模型表示为：
[0038][0039]作为本专利技术所述的智能通信对抗方法的一种优选方案，其中：
[0040]所述基于stackelberg博弈论构建通信对抗的过程，Stackelberg平衡存在的定义表示为：
[0041]U
C
(P
C*
，Φ
*
，P
J*
)≥U
C
(P
C
，Φ，P
J*
)
[0042]U
J
(P
C*
，Φ
*
，P
J*
)≥U
J
(P
C*
，Φ
*
，P
J
)
[0043]根据所提出的博弈模型的顺序确定特性，根据前一个时间段结束时的干扰策略调整自己的功率分配策略和智能反射面的相位移策略，干扰机根据对手检测到的功率分配方案调整自己的干扰策略，解决目标函数的过程表示为：
[0044][0045]作为本专利技术所述的智能通信对抗方法的一种优选方案，其中：
[0046]所述基于stackelberg博弈论构建通信对抗的过程，博弈分解为领导者子博弈和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能通信对抗方法，其特征在于，包括：获取通信方发射机和接收机的地理位置，计算各个信道的信道函数，构建通信方效用模型；获取干扰机的地理位置，计算各个信道的增益，构建干扰机效用模型；基于斯塔克尔伯格博弈论构建通信对抗的过程，将通信方作为博弈过程中的领导者，干扰机作为博弈过程的跟随者；通过多轮博弈，通信方和干扰方的效用最终收敛，输出稳定状态下通信方和干扰方的策略。2.如权利要求1所述的智能通信对抗方法，其特征在于，还包括以下步骤：构建通信方效用模型：获取通信方发射机和接收机的地理位置，假设所有信道的小尺度衰落为瑞利衰落，基于通信方发射机和接收机地理位置信息去计算各个信道的信道函数；构建干扰机效用模型：获取干扰机的地理位置，假设干扰信道的小尺度衰落为瑞利衰落，基于干扰机地理位置信息去计算各个信道的增益；设置博弈过程中的领导者：将通信方设为博弈过程中的领导者，在通信对抗的过程中，领导者率先做出决策，基于信道状态，自身条件限制选择合适的通信状态，同时智能反射面根据信道状态调整反射元件的相位；设置博弈过程中的跟随者：将干扰机设为博弈过程中的跟随者，跟随者在侦察到领导者的决策后，针对领导者决策做出相应的响应；领导者与跟随者进行对抗：在领导者感受到跟随者的干扰后，相应地做出响应，改变通信状态，同时调整智能反射面的相位，抑制干扰信号，最大化自身的效用；跟随者在领导者调整策略后也积极做出响应；判断通信方和干扰方的效用状态是否收敛，若状态未收敛，则返回领导者与跟随者进行对抗，若状态收敛，则输出稳定状态下通信方和干扰方的策略。3.如权利要求1或2所述的智能通信对抗方法，其特征在于：所述构建通信方效用模型，目标通过联合优化发射功率的分配，通过共同优化发射功率的分配和智能反射面相移{θ
n
}
n∈N
；同时干扰方将选择一条通信信道来发送干扰信号，目标接收器的干扰信号比应满足其中，和分别表示第m个接收机接收到的干扰信号和有用信号，k为抑制因子；若通信方想正常通信，则信号干扰比应满足通过抑制因子得到干扰机在该条通道上发射信号所需的最小功率表示为：过抑制因子得到干扰机在该条通道上发射信号所需的最小功率表示为：其中，r
m
为智能反射面到第m个接受机的信道增益，Φ为智能反射面的相位矩阵，d
m
为干扰机到智能反射面的第m个信道，g
m
为第m个发射机到智能反射面的信道增益，h
m
为第m个发
射机到第m个接收机的信道增益，b
m
为干扰机到第m个接受机的信道增益；为接收机接收到有用信号的功率，为接收机接收到干扰信号的功率，为发射机发射有用信号的功率，为干扰机发射干扰信号的功率；接收机接收到的有用信号模型表示为：其中，为第m个发射机发射的信号功率；接收机接收到的干扰信号模型表示为：其中，为干扰机在第m个信道发射的信号功率；假定将吞吐量作为通信方效用的评判指标，此时通信方的效用表示为：最终得到通信方的效用模型表示为：最终得到通信方的效用模型表示为：最终得到通信方的效用模型表示为：|r
m
Φd
m
+b
m
|2≤|b
m
|20≤θ
n
＜2πm＝1，2，
…
，M and n＝1，2，...，N。4.如权利要求3所述的智能通信对抗方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐友云，王伟男，王小明，蒋锐，李涛，张子谦，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：