[发明专利]一种NOMA多用户安全计算卸载方法及系统

说明书

本发明属于无线通信技术领域，公开了一种NOMA多用户安全计算卸载方法及系统，所述NOMA多用户安全计算卸载方法包括：用户Usubgt;n/subgt;通过信道编码和M‑PSK调制生成原始信号xsubgt;n/subgt;并进行分布式预处理；用户组同时向计算节点CN发送各自的预处理信号，计算节点CN和窃听者E皆接收到来自用户组的叠加信号；计算节点CN按节点与各用户间的等效信道增益大小进行降序排列；计算节点CN在接收完叠加信号后，按照顺序进行解码；窃听者E接收到叠加信号后，由于分布式预处理导致的星座图混叠效应，无法进行解码。本发明能够提高多用户通信传输的物理层安全性能，为多用户计算任务的NOMA安全传输提供保障，有效降低窃听风险，提高网络性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，尤其涉及一种NOMA多用户安全计算卸载方法及系统。

背景技术

目前，随着互联网的普及和物联网的高速发展，越来越多的移动终端被广泛运用于人们的日常生活中，移动设备使用量的爆发式增长趋势是由移动用户的增加和移动应用程序开发共同作用的结果。与此同时，诸如交互式游戏、增强现实、虚拟现实等新兴应用也随着5G技术的发展而广泛普及。这些需要大量计算和能量消耗的应用要想纯粹依赖移动设备本身去处理并不现实，有限的计算能力、通信传输能力、电池寿命制约着移动设备上新兴应用的发展。所以将任务卸载到外部的计算节点，由其提供更为丰富的计算资源，将是解决移动设备资源限制的一种行之有效的方法。

移动边缘计算(Mobile Edge Computing，MEC)相较于云计算，是将原先本应在网络中心节点进行的各种计算迁移到网络的边缘，靠近用户侧提供服务。通过提供最近端服务，使得应用程序在边缘侧发起时，能够最大限度减少不必要的数据搬运，减少由此带来的延迟和能耗，提高网络响应，降低对中心节点的压力。同样也能满足行业在实时、安全、隐私保护、智能应用等方面的基本需求。为满足动态增加的服务需求，目前常用的是多边缘节点与中心节点协同为多用户提供的服务，用户任务允许被卸载到不同的目标处理位置，包括附近的MEC节点或中心云上的节点。MEC已引起了人们的广泛研究兴趣，目前多数研究工作集中在执行时延问题和能耗问题上。

此外，频谱资源不足的问题也日益严重。研究发现，NOMA技术可以支持有限资源的过载传输，并进一步提高频谱效率，以在用户公平性和频谱效率之间取得平衡。由于NOMA具有同时为不同功率级别的多个用户提供服务的优势，因此需要分流计算任务的用户数量会增加，在保证用户公平性的前提下，NOMA会发现信道增益较弱的用户并将更多的功率分配给这些用户。近年来，支持NOMA的MEC网络得到了广泛的研究。

但是，由于无线传播的动态性和开放性以及无线信道固有的随机性，可能存在截获用户卸载信息的恶意窃听者，需要考虑启用NOMA的MEC网络的安全性。具体地说，由于无线通信的广播性和无线信道的固有随机性，卸载到MEC服务器的计算任务可能被窃听，设备加载的计算任务也可能被恶意用户窃听，这可能会对计算任务卸载的安全性造成威胁。尽管已有研究针对启用NOMA的MEC网络的安全性能进行了研究，但现有工作仍存在局限性。从密码学层面通过加密对通信网络进行安全防护，容易被非法窃听方暴力破解获取信息。物理层安全技术可以有效防止因暴力破解造成的信息泄露，但物理层安全技术普遍要求合法用户的信号传输信道条件要优于其他用户，当合法用户较多时，这一条件很难得到保障。因此，亟需一种新的多用户安全计算卸载方法及系统。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)由于无线通信的广播性和无线信道的固有随机性，卸载到MEC服务器的计算任务可能被窃听，设备加载的计算任务也可能被恶意用户窃听，这可能会对计算任务卸载的安全性造成威胁。

(2)现有工作仍存在局限性，从密码学层面通过加密对通信网络进行安全防护，容易被非法窃听方暴力破解获取信息。

(3)物理层安全技术普遍要求合法用户的信号传输信道条件要优于其他用户，当合法用户较多时，这一条件很难得到保障。