一种实现物理层安全的协作干扰的激励方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种实现物理层安全的协作干扰的激励方法及装置，包括：获得目标节点以及窃听节点的位置信息、及数据发送节点至目标节点以及至窃听节点的信道功率增益；选择协作节点的备选位置，备选位置需满足协作节点对所述数据发送节点的安全容量的改善效果，以实现安全通信；并将备选位置进行等级划分；针对对应的位置等级，根据自身业务需求、位置信息、效益函数以及位置对应的等级，利用契约论方法，确定所述协作节点处于所述位置对应等级时所能得到的服务报酬及需要提供的协作干扰功率；将所得到的结果进行广播，供协作节点选择。应用本发明专利技术实施例可以解决发送节点在无法获得协作节点具体位置信息的情况下，给出有效的激励策略。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及移动通信
，特别涉及一种实现物理层安全的协作干扰的激励方法及装置。
技术介绍
随着无线通信技术的发展，对信息通信的安全和保障方面提出了更高的要求，特别是近年来，为了实现更广泛的网络覆盖和更快的数据传输速率，协作中继通信被提出并被广泛应用。由于协作节点的引入，使得网络结构开放性更强、结构更加复杂，通信安全面临更大的威胁和挑战。当前中继网络中，网络内的节点为能量有限、具有自私性的无源节点，因此各节点为了各自能源的最优利用，并不愿意主动协作其他节点进行物理层安全通信，基于此，有文献利用博弈论分析了多用户共享单一协作节点时的系统性能。另有学者提出利用斯塔克尔伯格博弈来激励多个协作节点同时为同一源节点提供安全协作服务，采用双层博弈策略，以最大化包括源节点在内的每个节点自身效用。通常，将接受协作服务的节点称之为数据发送节点，接收数据发送节点服务请求的节点称之为目标节点。现有技术中，提出了一个或多个协作节点服务于一个合法数据发送节点的情形，这些均以用户知晓协作节点的具体位置信息为基础，而对于协作节点位置信息不确定的场景并未给出具体解决方案。而在实际的通信情形下，无论是窃听节点还是协作节点，由于节点本身的隐私性与其自身的能量限制，其所处的地理位置并不是实时更新的，因此出现用户并不能实时获得协作节点或窃听节点的具体位置信息，会造成协作节点和数据发送节点的信息不对称性的问题。特别是协作节点的位置，对协作干扰服务能否实现有着极其重要的影响，但是现有的协作干扰激励并未将此考虑在内。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种实现物理层安全的协作干扰的激励方法及装置，以解决发送节点在无法获得协作节点具体位置信息的情况下，给出有效的激励策略，在满足合法通信用户间安全容量要求的同时，使得协作节点在不同位置都能获得最大化的收益。为达到上述目的，本专利技术实施例公开了一种实现物理层安全的协作干扰的激励方法，应用于数据发送节点，所述方法包括：获得目标节点以及窃听节点的位置信息、所述数据发送节点至所述目标节点的第一信道功率增益、所述数据发送节点至所述窃听节点的第二信道功率增益；获得协作节点可能处于的M个位置；针对所述M个位置中的每一位置，根据所述第一信道功率增益、所述第二信道功率增益、处于所述位置的协作节点至所述目标节点的第三信道功率增益、处于所述位置的协作节点至所述窃听节点的第四信道功率增益、以及处于所述位置的协作节点对所述数据发送节点的安全容量的改善效果，判断所述协作节点处于所述位置时是否能够实现安全通信；如果是，将所述位置确定为所述协作节点的备选位置；将所确定的备选位置，根据所述第四信道功率增益进行等级划分；针对每一位置对应的等级，根据自身业务需求、所述位置信息、效益函数以及所述位置对应的等级，利用契约论方法，确定所述协作节点处于所述等级时所能得到的服务报酬以及需要提供的协作干扰功率；广播所确定的每一等级对应的服务报酬以及需要提供的协作干扰功率，以使接收到所述每一等级对应的服务报酬以及需要提供的协作干扰功率的协作节点以与自身位置对应等级的协作干扰功率发送干扰信号。优选的，所述针对所述M个位置中的每一位置，根据所述第一信道功率增益、所述第二信道功率增益、处于所述位置的协作节点至所述目标节点的第三信道功率增益、处于所述位置的协作节点至所述窃听节点的第四信道功率增益、以及处于所述位置对应等级的协作节点对所述数据发送节点的安全容量的改善效果，判断所述协作节点处于所述位置时是否能够实现安全通信，包括：判断所述协作节点处于所述位置时协助所述数据发送节点实现在所述目标节点处的安全容量增量Cs_i是否大于零；如果是，表示所述协作节点处于所述位置时能够实现安全通信；其中， C s _ i = ( C s d - C s e ) + | P i ≠ 0 - ( C s d - C s e ) + | P i = 0 ]]>Csd为所述数据发送节点到所述目标节点的信道容量，表达式为： C s d = log 2 ( 1 + P s h s d σ 2 + P i h i d ) ]]>Cse为所述数据发送节点到所述窃听节点的信道容量，表达式为： C s e = log 2 ( 1 + P s h s e 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现物理层安全的协作干扰的激励方法，其特征在于，应用于数据发送节点，所述方法包括：获得目标节点以及窃听节点的位置信息、所述数据发送节点至所述目标节点的第一信道功率增益、所述数据发送节点至所述窃听节点的第二信道功率增益；获得协作节点可能处于的M个位置；针对所述M个位置中的每一位置，根据所述第一信道功率增益、所述第二信道功率增益、处于所述位置的协作节点至所述目标节点的第三信道功率增益、处于所述位置的协作节点至所述窃听节点的第四信道功率增益、以及处于所述位置的协作节点对所述数据发送节点的安全容量的改善效果，判断所述协作节点处于所述位置时是否能够实现安全通信；如果是，将所述位置确定为所述协作节点的备选位置；将所确定的备选位置，根据所述第四信道功率增益进行等级划分；针对每一位置对应的等级，根据自身业务需求、所述位置信息、效益函数以及所述位置对应的等级，利用契约论方法，确定所述协作节点处于所述等级时所能得到的服务报酬以及需要提供的协作干扰功率；广播所确定的每一等级对应的服务报酬以及需要提供的协作干扰功率，以使接收到所述每一等级对应的服务报酬以及需要提供的协作干扰功率的协作节点以与自身位置对应等级的协作干扰功率发送干扰信号。...

【技术特征摘要】
1.一种实现物理层安全的协作干扰的激励方法，其特征在于，应用于数据发送节点，所述方法包括：获得目标节点以及窃听节点的位置信息、所述数据发送节点至所述目标节点的第一信道功率增益、所述数据发送节点至所述窃听节点的第二信道功率增益；获得协作节点可能处于的M个位置；针对所述M个位置中的每一位置，根据所述第一信道功率增益、所述第二信道功率增益、处于所述位置的协作节点至所述目标节点的第三信道功率增益、处于所述位置的协作节点至所述窃听节点的第四信道功率增益、以及处于所述位置的协作节点对所述数据发送节点的安全容量的改善效果，判断所述协作节点处于所述位置时是否能够实现安全通信；如果是，将所述位置确定为所述协作节点的备选位置；将所确定的备选位置，根据所述第四信道功率增益进行等级划分；针对每一位置对应的等级，根据自身业务需求、所述位置信息、效益函数以及所述位置对应的等级，利用契约论方法，确定所述协作节点处于所述等级时所能得到的服务报酬以及需要提供的协作干扰功率；广播所确定的每一等级对应的服务报酬以及需要提供的协作干扰功率，以使接收到所述每一等级对应的服务报酬以及需要提供的协作干扰功率的协作节点以与自身位置对应等级的协作干扰功率发送干扰信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对所述M个位置中的每一位置，根据所述第一信道功率增益、所述第二信道功率增益、处于所述位置的协作节点至所述目标节点的第三信道功率增益、处于所述位置的协作节点至所述窃听节点的第四信道功率增益、以及处于所述位置对应等级的协作节点对所述数据发送节点的安全容量的改善效果，判断所述协作节点处于所述位置时是否能够实现安全通信，包括：判断所述协作节点处于所述位置时协助所述数据发送节点实现在所述目标节点处的安全容量增量Cs_i是否大于零；如果是，表示所述协作节点处于所述位置时能够实现安全通信；其中， C s _ i = ( C s d - C s e ) + | P i ≠ 0 - ( C s d - C s e ) + | P i = 0 ]]>Csd为所述数据发送节点到所述目标节点的信道容量，表达式为： C s d = log 2 ( 1 + P s h s d σ 2 + P i h i d ) ]]>Cse为所述数据发送节点到所述窃听节点的信道容量，表达式为： C s e = log 2 ( 1 + P s h s e σ 2 + P i h i e ) ]]>hsd、hse、hid、hie分别为所述第一信道功率增益、所述第二信道功率增益、所述第三信道功率增益、所述第四信道功率增益，Ps为所述数据发送节点到所述目标节点的信号发射功率，Pi为所述协作节点对外的预设协作干扰功率，σ2为信道中的高斯白噪声功率。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述效益函数的具体表达为： R = Σ i = 1 N β i · ( ω · C s _ θ i - T θ i ) ]]>Cs_θi的具体表达式为： C s _ θ i = ( C s d _ i - C s e _ i ) + | Q θ i ≠ 0 - ( C s d _ i - C s e _ i ) + | Q θ i = 0 ]]>Csd_i为所述数据发送节点到所述目标节点的信道容量，表达式为： C s d _ i = log 2 ( 1 + P s h s d σ 2 + Q θ i h i d ) ]]>Cse_i为所述数据发送节点到所述窃听节点的信道容量，表达式为： C s e _ i = log 2 ( 1 + P s h s e σ 2 + Q θ i h i e ) ]]>其中，R为所述数据发送节点的效益；θi为处于第i个备选位置的协作节点对应的等级，Tθi为等级为θi的备选位置的协作节点所能得到的服务报酬，Qθi为等级为θi的备选位置的协作节点对外提供的协作干扰功率，N为所述协作节点的备选位置的个数，βi为协作节点处于第i个备选位置的概率，且对全部所述协作节点的备选位置，存在ω表示每单位安全容量的增加所对应的增益，Cs_θi为所述数据发送节点在等级为θi的备选位置的协作节点激励下，获得的安全容量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述协作节点的效益的函数具体表达为：U(θi)＝Tθi-fθi·Qθi其中，U(θi)为处于等级为θi的备选位置的协作节点的效益，Qθi为处于等级为θi的备选位置的协作节点对外的协作干扰功率，fθi为处于等级为θi的备选位置的协作节点每单...

【专利技术属性】
技术研发人员：王莉，满毅，宋梅，李蒙，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京;11