[发明专利]移动通信系统的安全性能预测方法

说明书

本发明公开了一种移动通信系统的安全性能预测方法，包括确定信源发射天线的接收信噪比的近似值的步骤，基于接收信噪比的近似值确定概率密度函数和累积分布函数的步骤，基于概率密度函数和累积分布函数推导安全中断概率的下界闭合表达式的步骤，以及采用神经网络对安全中断概率性能进行预测的步骤；本发明通过以上步骤针对安全中断概率和非零安全容量概率推导出精确的闭合表达式，进而基于神经网络对移动通信物理层安全性能进行了智能预测，与现有的极限学习机、局部加权线性回归、支持向量机等方法进行了比较，取得了更好的安全性能预测效果。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，具体地说，是涉及一种移动通信系统的安全性能预测方法。

背景技术

近年来，随着第五代移动通信技术的发展，网络安全是其研究的重点之一，基于信息论的物理层安全己成为网络安全传输研究的新热点，但是由于完全开放的信道，尤其随着无线移动网络的密集化、异构部署，移动通信网络的物理层安全面临严峻的挑战；因此，物理层安全传输问题逐渐引起了研究者的广泛关注。

现有的研究都是针对Rayleigh,2-Rayleigh，Nakagami等信道展开，但是移动通信环境复杂多变，Rayleigh,2-Rayleigh，Nakagami等信道仅仅适合于固定通信，对移动通信不能实现很好地动态体现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种移动通信系统的安全性能预测方法，基于N-Nakagami信道能够更全面地表征移动通信信道衰落特征、也更符合实际移动通信环境的特点，在N-Nakagami信道下针对安全中断概率和非零安全容量概率展开对移动通信网络的安全性能预测。

本发明采用以下技术方案予以实现：

提出一种移动通信系统的安全性能预测方法，包括：

确定信源发射天线的接收信噪比γ_SRk的近似值为k∈{D,E}；其中，S表示移动信源，R表示移动中继节点，D表示移动目的端，E表示移动窃听端；

基于接收信噪比的近似值确定概率密度函数和累积分布函数；

基于所述概率密度函数和累积分布函数推导安全中断概率的下界闭合表达式为：

得到安全中断概率性能的下限值为其中，β＝exp(γ_th)；f为概率密度函数，F为累积分布函数；m为衰弱系数，N为衰弱因子，Ω＝E(|a|²),E()表示求均值运算；为平均信噪比；G[·]表示Meijer’s G函数；N_t为信源天线数量；

采用神经网络对安全中断概率性能进行预测。

进一步的，在基于接收信噪比的近似值确定概率密度函数和累积分布函数之后，所述方法还包括：

推导非零安全容量概率为：

其中，N_t为信源天线数量；

则所述方法还包括：采用所述神经网络对非零安全容量概率性能进行预测。

进一步的，所述采用神经网络对安全中断概率性能进行预测之前，包括训练神经网络的步骤，具体包括：

基于推导的安全中断概率的下界闭合表达式确定影响安全性能的信道参数；

以信道参数为神经网络输入，以仿真理论值为输出，训练神经网络。

进一步的，所述神经网络为BP神经网络。

进一步的，所述信道参数包括：

衰弱系数、衰弱因子、通信链路的位置增益、功率分配系数、安全中断阈值和平均信噪比。