大规模异构蜂窝层叠D2D网络的D2D隐蔽通信方法技术

本发明专利技术公开了一种大规模异构蜂窝层叠D2D网络的D2D隐蔽通信方法，通过在异构蜂窝网络中层叠混合D2D通信(即既可以在微波频段又可以在毫米波频段通信的D2D通信)来缓解由频谱稀缺和无线数据呈指数级增长而导致的无线业务拥塞。同时，采用隐蔽通信来保护混合D2D通信，使其免受攻击者的攻击。将D2D用户和攻击者之间的冲突模型化为一个两阶段的Stackelberg博弈。考虑大规模异构蜂窝网络层叠D2D通信，采用随机几何方法对网络节点的空间分布进行建模以便从系统级别的角度进行研究。为了获得Stackelberg均衡，开发了一种基于连续凸近似和黄金分割法的双层算法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线通信领域，尤其涉及一种大规模异构蜂窝网络层叠d2d通信的混合d2d通信的隐蔽通信设计方法。

技术介绍

1、d2d通信，即设备对设备通信(device-to-device communication)，是一种直接在移动设备之间进行的通信方式，无需通过中心网络基站。将d2d通信层叠到蜂窝网络底层并复用蜂窝频谱，可以在对蜂窝用户造成微小干扰的同时，减少基站的流量负荷，增强蜂窝边缘用户的覆盖范围，更重要的是提高频谱效率。d2d通信在紧急通信、本地服务和多媒体共享等方面具有广泛的应用潜力。它不仅能够提升用户体验，还能在无网络覆盖或网络拥塞的情况下提供可靠的通信服务。此外，d2d通信还支持更高效的能量利用和成本节约，对于未来的5g网络和物联网应用具有重要意义。

2、另外，采用毫米波通信，即工作在波长小于10mm频带的通信，由于有大量可用带宽也是一种解决频谱稀缺问题的有希望的解决方案。然而，与传统的微波通信相比，毫米波频段的无线电链路存在路径损耗大、阻塞严重、变化快等问题，影响了网络节点的无缝连接(可靠性)。在这种情况下，以混合方式进行d2本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种大规模异构蜂窝层叠D2D网络的D2D隐蔽通信方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的大规模异构蜂窝层叠D2D网络的D2D隐蔽通信方法，其特征在于，在步骤S1中，蜂窝网络包含两层；工作在微波频段的第一层，该层为微波层，用M表示；工作在毫米波频段的第二层，该层为毫米波层，用m表示；微波和毫米波基站，配备全向天线，所述全向天线指天线阵列，遵循密度为的均匀泊松点过程，其中为微波或毫米波基站集合；蜂窝通信采用最近-基站关联策略，微波层和毫米波层的蜂窝用户遵循一个独立的均匀泊松点过程，其密度为使得每个微波或毫米波基站在其Voronoi单元中至少有一个微波或...

【技术特征摘要】

1.一种大规模异构蜂窝层叠d2d网络的d2d隐蔽通信方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的大规模异构蜂窝层叠d2d网络的d2d隐蔽通信方法，其特征在于，在步骤s1中，蜂窝网络包含两层；工作在微波频段的第一层，该层为微波层，用m表示；工作在毫米波频段的第二层，该层为毫米波层，用m表示；微波和毫米波基站，配备全向天线，所述全向天线指天线阵列，遵循密度为的均匀泊松点过程，其中为微波或毫米波基站集合；蜂窝通信采用最近-基站关联策略，微波层和毫米波层的蜂窝用户遵循一个独立的均匀泊松点过程，其密度为使得每个微波或毫米波基站在其voronoi单元中至少有一个微波或毫米波蜂窝用户；微波或毫米波蜂窝用户配备全向天线；d2d发射端遵循密度为的均匀泊松点过程，其中是d2d发射端的集合；每个d2d发射端服务位于任意方向距离为r0的专用d2d接收端；d2d发射端及其服务的d2d接收端构成d2d用户；d2d通信以混合方式进行；具体指，d2d用户在微波或毫米波频段上工作，且在微波或毫米波通信模式下工作，分别用和表示；d2d用户分别配备了微波模式下的全向天线和毫米波通信模式下的天线阵列；蜂窝通信和d2d通信均采用aloha信道接入方案，使每个微波基站、每个毫米波基站和每个d2d发射端分别以和的概率独立激活；相应的，每个微波发射端、每个毫米波发射端和每个d2d发射端分别以和的概率独立保持静音；在微波层和毫米波层都存在攻击者，分别是微波攻击者和毫米波攻击者，目的是检测d2d传输；考虑到攻击者行为的随机性和不可预测性，为了实用性，微波或毫米波攻击者的空间配置遵循一个独立的密度为的均匀泊松点过程；微波或毫米波攻击者配备了全向天线；为了分析网络性能，假设地理上离原点最近的d2d接收端是典型的d2d接收端，因此用空间坐标表示d2d接收端由d2d接收端关联的d2d发射端为典型的d2d发射端，用空间坐标为的d2d发射端表示；地理上最接近d2d发射端的微波或毫米波攻击者被视为典型的微波或毫米波攻击者，并以微波或毫米波攻击者表示，空间坐标为反过来，微波或毫米波攻击者的目的是检测d2d发射端的传输。

3.根据权利要求2所述的大规模异构蜂窝层叠d2d网络的d2d隐蔽通信方法，其特征在于，在步骤s2中，构建微波通信模型，微波频段上的无线电链路受到小尺度和大尺度衰落的影响；假设典型的d2d用户之间使用微波通信，在微波频段上，d2d接收端相对于其关联的d2d发送端接收到的信号功率其中pd是d2d发射功率，和分别测量小尺度和大尺度衰落；对于微波频段的小尺度衰落，采用瑞利衰落信道模型，另外由于远程和地对地通信，nlos在微波频段上占据了无线电链路的通信地位；对于典型d2d用户间微波通信的大尺度衰落式中，为典型d2d用户之间的欧氏距离，单位为米；αm≥2为微波频段上的路径损耗指数。

4.根据权利要求3所述的大规模异构蜂窝层叠d2d网络的d2d隐蔽通信方法，其特征在于，在步骤s3中，构建毫米波通信模型，定向毫米波通信采用波束形成，其中，设和分别为d2d发送端和d2d接收端的波束宽度，d2d发送端天线阵列的主瓣增益为副瓣增益为d2d接收端天线阵列的主瓣增益为副瓣增益为典型d2d用户之间的天线增益为：

5.根据权利要求4所述的大规模异构蜂窝层叠d2d网络的d2d隐蔽通信方法，其特征在于，在步骤s3中，在los和nlos场景下，毫米波频段上的路径损耗指数分别为αm,los和αm,nlos，假设毫米波频带上的无线电链路是los(nlos)...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯韶翰，倪郑威，常昊东，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：