[发明专利]一种协作式物理层安全通信方法

说明书

本发明公开了一种协作式物理层安全通信方法，获取主信道的信道容量和窃听信道容量，并根据预建立的设备模型计算用户作为干扰节点参与通信后源节点到目的节点的保密容量；获取用户作为干扰节点参与通信时的报价，并根据保密容量和预建立的信任模型计算用户作为干扰节点参与通信时的效用函数，以及源节点在使用干扰节点通信时的效用函数；根据用户在作为干扰节点参与通信时的效用函数、源节点在使用干扰节点通信时的效用函数，计算通信网络的最大效用函数；通信时，能够综合其出价、通信时的保密容量和社交关系，来匹配相应的干扰节点，不仅能够提高用户在通信时的保密容量，也可提高用户在作为干扰节点进行辅助源节点通信时的满意程度。

技术领域

本发明涉及一种协作式物理层安全通信方法，属于通信技术领域。

背景技术

近年来，随着无线网络在人们工作和生活的普遍应用，在给人们生活带来极大便利的同时，也产生了不可忽略的通信安全问题。由于无线网络的信道环境开放性、网络拓扑结构的不固定性、无线终端的移动性、传输的不稳定性等，无线信道的这些特性会使通信系统存在安全问题。因此物理层安全引起了广泛关注，并且在没有上层加密的情况下，物理层安全是解决无线通信系统可靠性和安全性问题的有效方法。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种协作式物理层安全通信方法，以解决现有技术中无线网络信道存在的通信安全的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

一种协作式物理层安全通信方法，包括：

获取主信道的信道容量和窃听信道容量，并根据预建立的设备模型计算用户作为干扰节点参与通信后源节点到目的节点的保密容量；

获取用户作为干扰节点参与通信时的报价，并根据保密容量和预建立的信任模型计算用户作为干扰节点参与通信时的效用函数，以及源节点在使用干扰节点通信时的效用函数；

根据用户在作为干扰节点参与通信时的效用函数、源节点在使用干扰节点通信时的效用函数，计算通信网络的最大效用函数；

根据通信网络的最大效用函数，匹配源节点与用户作为的干扰节点建立通信链线路，完成通信。

作为本发明的一种优选技术方案，用户作为干扰节点参与通信后源节点到目的节点的保密容量的计算公式为：

R_s(P_j)＝max{0,R_sd-R_se}

其中：R_s为源节点到目的节点的保密容量，P_j为第j个干扰节点的发射功率，R_sd为源节点到目的节点的传输速率，R_se为在干扰节点的干扰下窃听节点到源节点的保密容量，P_s为源节点的发射功率，g_sd为第s个源节点到目的节点的信道功率增益，g_se表示第s个源节点到窃听节点的信道功率增益，h_je为第j个干扰节点到窃听节点的信道功率增益，σ²是加性高斯白噪声的功率。

作为本发明的一种优选技术方案，所述用户作为干扰节点参与通信时的效用函数的计算公式为：

U_j(c_i,P_j)＝w_ijc_iP_j