[发明专利]异构网络中一种基于非最佳用户级联方案的物理层安全方法

摘要

本发明公开了多层异构网络中基于非最佳用户级联方案物理层安全方法，属于无线通信技术领域。本发明通过描述每一层的节点分布密度、基站发射功率、路径损耗指数、偏置因子来分析在被动窃听场景下的多层异构网络模型；提出了一种基于非最佳用户级联方案来解决最佳基站难以连接问题；该方案利用随机几何将网络节点建模为齐次泊松点过程，并借助于随机几何数学工具，推导出多层蜂窝异构网络的物理层安全概率表达式；根据得到的安全概率，比较分析发射功率、安全门限以及窃听者密度对系统安全概率的影响；该方法在提高系统的物理层安全性能方面具有显著的优越性，提高了网络覆盖概率和平均用户容量，同时也改善了网络的吞吐量和频谱效率。

主权项

1.多层异构网络中基于非最佳用户级联方案物理层安全方法，其特征在于：根据节点分布密度、基站发射功率、偏置因子来分析在被动窃听场景下的多层异构网络模型，包括以下步骤；S1、根据空间节点服从齐次泊松点过程的网络模型，采用随机几何数学工具进行分析，对于所有的网络节点(基站、用户设备、窃听者)，其空间位置都服从强度为λ的齐次泊松点过程Φ；S2、考虑K层异构网，当K＝3时，由宏蜂窝、微蜂窝和微微蜂窝组成的异构网络结构，其中第k层基站的空间位置满足强度为λk的齐次泊松点过程Φk，且k＝1,2,3......，K,此外，小区用户位置服从强度为λU的齐次泊松点过程ΦU,假设所有的蜂窝通信链路都是被动的并且容易受到恶意窃听者的窃听，所有窃听者的空间位置都服从强度为λE的独立的齐次泊松点过程ΦE，且所有的窃听者只是被动的拦截接收到的信号并不能对其进行攻击和篡改；S3、假设在第k层网络中每个基站都有相同的发送功率Pk和偏置因子βk,因此，每个网络层可由一个三元组(λk,Pk,βk)作为唯一描述；S4、根据以上分析，在不考虑阴影衰落的情况下，此K层异构网络布局类似于加权的泊松‑泰森多边形，每一个泰森多边形区域内仅含有一个宏基站，且该区域内的用户到相应基站的距离最近，最大程度的保证了基站的可靠传输和高效利用，其中在该多边形边上的用户到两边基站的距离相等，有效的缓解了多用户信道阻塞问题。