一种针对可移动窃听者的多天线隐蔽通信方法与流程

文档序号:21202826发布日期:2020-06-23 19:31阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种针对可移动窃听者的多天线隐蔽通信方法,其特征在于,包括以下步骤:

第一步,进行以下设置:

(1)固定信源a和信宿b的初始位置,分别为信源a(xa,ya),信宿b(xa,ya+rab);

(2)信源a和窃听者w距离须大于r以防止被发现,并且必须小于r0以保证在a传输范围内,定义ab、aw、bw间距离分别用rab、raw、rbw表示;其中,r表示a与w间允许的最小距离,r0表示a发射信号的最远传播距离;

(3)用户之间信道衰减服从瑞分布和大尺度衰落的叠加其中ρ0、d、α、h分别代表1m处的功率衰减参数、用户间的距离、大尺度衰减系数、小尺度信道衰减系数,并且h服从标准正态分布;信宿者的人工噪声自干扰消除系数为φ,信道衰减服从瑞分布;

(4)信源端多天线采取编码矩阵为hab代表a和b间的信道衰落;

(5)信源a的信息发送功率pa不超过其上限功率pamax,信息传输速率r不低于其可以正确解调的门限值rth,信宿b的人工噪声干扰功率pb不超过其上限功率值pbmax;

(6)窃听者w的在其探测位置w上,通过判断窃听者w接收到的信号功率pw的大小来判断a、b之间的通信是否进行:当信号功率pw高于预先设定的探测功率的门限值ξ时,判定a、b之间进行信源与信宿通信,否则判定二者没有通信;上述判断是否正确存在一定的概率,当w判断正确时会对通信双方进行干预,此时隐蔽通信被迫中断;w正确判断的概率定义为隐蔽中断概率po;

(7)在步骤(6)中构成的最差通信状态下,通过合理安排信息发送功率pa、信息传输速率r、干扰噪声功率pb使隐蔽传输连接吞吐量rcth最大化,同时保证隐蔽通信中断概率po不超过隐蔽通信中断概率允许的上限值∈;所述隐蔽传输连接吞吐量rcth是信道连接概率pc与r的乘积大小,其中pc定义为r不超过其信道容量c的概率大小;

第二步,根据第一步的具体设置,通过计算并分析po的单调性与w和ξ的关系来获取最佳探测功率的门限值p和最佳探测位置w*,使窃听者正确检测到信源a和信宿b之间是否进行通信这一事实的隐蔽中断概率po最大化,其中最佳检测功率门限值如公式(2)所示,最佳探测地点如公式(3)所示:

w*=(xa,ya-r)(3)

式中,α为幂指数,由通信双方具体的信道环境确定;

因此,当窃听者w在最佳探测位置w*并以最佳探测功率的门限值作为探测门限值,对其接收到信号的功率大小进行判定来决定a和b间是否存在通信事实时,隐蔽通信中断概率po表示为如公式(4)所示:

根据定义,信源与信宿间的连接概率pc可表示成如公式(5)所示:

通过∈求出pa/pb的上限值如公式(6)所示:

式中:代表朗伯w函数的0分支;

设置pa/pb为公式(6)中上限值,即得到更高的隐蔽连接吞吐量rcth;此时公式(5)转化成如公式(7)所示:

第三步,通过牛顿迭代法求解出使rcth最大化的最佳传输速率值。

2.根据权利要求1所述的一种针对可移动窃听者的多天线隐蔽通信方法,其特征在于,所述的第三步具体步骤如下:

3.1)设置初始传输速率为r0;

3.2)公式(7)中,为计算简便引入β=er-1,因此传输连接吞吐量rth(β)如公式(8)所示:

3.3)设定初始值β=β0,计算的值;其中r′cth(β0)和r″cth(β0)分别为传输连接吞吐量rth关于β0的一阶、二阶导数;

3.4)若|β1-β0|小于预设的误差值δ,则β=β1直接转至步骤3.5);否则令β0=β1并跳转回步骤3.3);

3.5)求出使rcth最大化的最佳传输速率r*=ln(β+1),以及相对应的最佳隐蔽传输连接吞吐量r*cth。


技术总结
一种针对可移动窃听者的多天线隐蔽通信方法,属于无线通信网络领域。该方法首先从具有可移动性的窃听者的角度去考虑,找出其最佳探测位置以及其决定发信者是否传输信息的检测功率最佳门限值,在此种对信源以及信宿双方来说最大概率被发现的情况下,在保证隐蔽通信中断概率不超过最大允许值的前提下,联合优化信源端信号发射功率、信宿端人工噪声干扰功率、信息的传输速率值,实现隐蔽通连接吞吐量的最大化。同时,采用牛顿迭代法找出发信者与接收者间最佳传输速率值,使二者之间的传输连接吞吐量实现最大化。本发明给出如何设置信号传输功率与人工干扰噪声功率大小的比值,为如何实现隐蔽通信的安全传输并且为最大化传输连接吞吐量给出参考取值方法。

技术研发人员:陈新颖;赵楠;邹德岳;刘鑫;陈炳才
受保护的技术使用者:大连理工大学
技术研发日:2020.02.25
技术公布日:2020.06.23
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