【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信，具体涉及一种面向irs辅助隐蔽通信的信息发送概率和irs开关概率的优化方法。
技术介绍
1、通信技术的蓬勃发展为人们的生活带来了便利，但也引起了人们对数据隐私的关注。由于开放无线网络中存在极大量的个人数据，无线传输面临着对抗性窃听的风险。为保护无线通信中的隐私信息，许多人致力于物理层安全，研究利用波束成形和人工干扰等方法防止隐私信息被窃听。
2、传统的物理层安全通信往往是通过保证一定的安全速率的大小，防止通信中的隐私信息被窃听者窃听。在一些场景下仅靠物理层安全是不够的，例如军事活动、高机密的商业活动或私密的医疗活动等，通信方可能不仅希望通信不被窃听，而且更加希望通信行为完全不被监视或发现，即完全隐藏通信行为，这对通信的安全性提出了更高的要求，隐蔽通信因此受到关注。
3、现有的对于隐蔽通信的性能优化方法大多是以合法接收机处传输速率作为优化问题的目标函数，以合法发射机处隐蔽信号发射功率和引入的人工噪声发射功率作为优化参数，并以监测者处最小检测错误概率的阈值作为约束条件，在系统隐蔽性达到一定阈值要求的条件下，最大化传输速率保证最优的通信质量。这类对于隐蔽通信系统的性能优化方法基本都是基于合法发射机处隐蔽信息先验发送概率假设为1/2的情况下进行的，而该先验概率的合理性并未得到精确验证。
4、因此，如何对合法发射机处隐蔽信息的发送概率取值合理性进行精确验证，从而提高系统的隐蔽性，在合法接收机处的任意有效传输速率阈值约束条件下找到优化问题最优解是本专利技术想要解决的技术问题。>
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种面向irs辅助隐蔽通信的信息发送概率和irs开关概率的优化方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、本专利技术目的是这样实现的：一种面向irs辅助隐蔽通信的信息发送概率和irs开关概率的优化方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
3、步骤s1：建立irs和公共通信辅助隐蔽通信的系统模型；
4、步骤s2：根据系统模型推导出对监测者willie最优的检测门限；
5、步骤s3：计算监测者willie平均最小检测错误概率；
6、步骤s4：根据系统模型建立bob处接收信号表达式，在存在信道估计误差情况下建立bob处有效传输速率；
7、步骤s5：根据监测者willie平均最小检测错误概率，建立关于系统通信隐蔽性的优化问题；
8、步骤s6：通过对优化问题进行分析讨论和简化处理，得到联合最优的隐蔽信息发送概率和irs开关的概率使系统隐蔽性最大化。
9、优选的，所述系统模型包括收发机、智能反射面irs和监测者willie，收发机包括发射机alice1和发射机alice2以及接收机的隐蔽用户bob和公共用户roy；
10、所述系统模型在有监测者willie存在的场景下，联合利用irs和发射机alice2与公共用户roy之间的公共通信作为辅助手段来掩护隐蔽通信，实现发射机alice1和隐蔽用户bob之间的隐蔽通信，由发射机alice1向隐蔽用户bob发送的信息即为隐蔽信息；
11、监测者willie自主确定检测门限，基于接收信号功率的大小对合法收发机之间的隐蔽通信过程是否正在进行做出判断。
12、优选的，所述步骤s2中根据系统模型推导出对监测者willie最优的检测门限，具体为：
13、根据系统模型确定在监测者willie处接收信号的实时功率大小，由接收功率得到willie检测错误概率，推导出对willie最优的检测门限；
14、监测者willie处接收信号的实时功率计算公式为：
15、
16、其中，pw为willie处接收信号功率；h1和h0分别为alice1是否正在向bob发送隐蔽信息的两种假设情况；r1和r0分别为irs处于打开和关闭状态的两种假设情况；pr为alice2向roy发送公共信息时候的信号功率，pb为alice1向bob发送隐蔽信息时候的信号功率；ha1w为alice1与willie之间信道衰落系数，ha2w为alice2与willie之间信道衰落系数；ha2为alice2与irs之间信道衰落系数，hw为willie与irs之间信道衰落系数，ha2和hw均为n×1的列向量，h表示对向量的转置；θ表示以irs反射系数为对角线的对角阵，为n×n的矩阵，n为irs反射元件的数量；l(da1w)为alice1与willie之间的有效路径损耗，l(da2w)为alice2与willie之间的有效路径损耗；l(da2)为alice2与irs之间的有效路径损耗，l(dw)为willie与irs之间的有效路径损耗；σ02为willie接收到的噪声功率。
17、优选的，所述步骤s3中计算监测者willie平均最小检测错误概率，具体为：
18、根据willie处任意取值的检测门限，建立willie处检测错误概率的表达式，表达式为：
19、ξ＝(1-p)pfa+ppmd＝(1-p)p(d1|h0)+pp(d0|h1)；
20、其中，ξ表示willie检测错误概率，p表示alice1向bob发送隐蔽信息的概率；pfa和pmd分别表示alice1没向bob发送隐蔽信息和其正在向bob发送隐蔽信息时willie做出错误判断的概率，pfa为虚警概率，pmd为漏检概率；
21、pfa的计算公式为：
22、
23、pmd的计算公式为：
24、
25、其中，q表示irs处于打开状态的概率，τ表示willie的检测门限；pr为alice2向roy发送公共信息时候的信号功率，pb为alice1向bob发送隐蔽信息时候的信号功率；ha1w为alice1与willie之间信道衰落系数，ha2w为alice2与willie之间信道衰落系数；ha2为alice2与irs之间信道衰落系数，hw为willie与irs之间信道衰落系数，ha2和hw均为n×1的列向量，h表示对向量的转置；θ表示以irs反射系数为对角线的对角阵，为n×n的矩阵，n为irs反射元件的数量；l(da1w)为alice1与willie之间的有效路径损耗，l(da2w)为alice2与willie之间的有效路径损耗；l(da2)为alice2与irs之间的有效路径损耗，l(dw)为willie与irs之间的有效路径损耗；σ02为willie接收到的噪声功率；
26、将pfa和pmd计算结果代入ξ中得到：
27、
28、其中，n为irs反射元件的数量。
29、优选的，willie根据其检测错误概率ξ的表达式计算得到对于其最优的检测门限τ*，计算公式为：
30、
31、其中，
32、将willie最优的检测门限τ*代入到ξ计算公式中得到willie最小检测错误概率ξ*，利用全概率定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向IRS辅助隐蔽通信的信息发送概率和IRS开关概率的优化方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向IRS辅助隐蔽通信的信息发送概率和IRS开关概率的优化方法，其特征在于：所述系统模型包括收发机、智能反射面IRS和监测者Willie，收发机包括发射机Alice1和发射机Alice2以及接收机的隐蔽用户Bob和公共用户Roy；
3.根据权利要求1所述的一种面向IRS辅助隐蔽通信的信息发送概率和IRS开关概率的优化方法，其特征在于：所述步骤S2中根据系统模型推导出对监测者Willie最优的检测门限，具体为：
4.根据权利要求1所述的一种面向IRS辅助隐蔽通信的信息发送概率和IRS开关概率的优化方法，其特征在于：所述步骤S3中计算监测者Willie平均最小检测错误概率，具体为：
5.根据权利要求4所述的一种面向IRS辅助隐蔽通信的信息发送概率和IRS开关概率的优化方法，其特征在于：Willie根据其检测错误概率ξ的表达式计算得到对于其最优的检测门限τ*，计算公式为：
6.根据权利要求1所述
7.根据权利要求1所述的一种面向IRS辅助隐蔽通信的信息发送概率和IRS开关概率的优化方法，其特征在于：所述步骤S5中根据监测者Willie平均最小检测错误概率，建立关于系统通信隐蔽性的优化问题，具体为：
8.根据权利要求1所述的一种面向IRS辅助隐蔽通信的信息发送概率和IRS开关概率的优化方法，其特征在于：所述步骤S6中通过对优化问题进行分析讨论和简化处理，得到联合最优的隐蔽信息发送概率和IRS开关的概率使系统隐蔽性最大化，具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种面向irs辅助隐蔽通信的信息发送概率和irs开关概率的优化方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向irs辅助隐蔽通信的信息发送概率和irs开关概率的优化方法，其特征在于：所述系统模型包括收发机、智能反射面irs和监测者willie，收发机包括发射机alice1和发射机alice2以及接收机的隐蔽用户bob和公共用户roy；
3.根据权利要求1所述的一种面向irs辅助隐蔽通信的信息发送概率和irs开关概率的优化方法，其特征在于：所述步骤s2中根据系统模型推导出对监测者willie最优的检测门限，具体为：
4.根据权利要求1所述的一种面向irs辅助隐蔽通信的信息发送概率和irs开关概率的优化方法，其特征在于：所述步骤s3中计算监测者willie平均最小检测错误概率，具体为：
5.根据权利要求4所述的一种面向irs辅助隐蔽通信的信息发...
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