[发明专利]一种基于博弈论和物理层安全的D2D防窃听通信激励方法

说明书

本发明公开了一种基于博弈论和物理层安全的D2D防窃听通信激励方法，蜂窝小区中的D2D用户受到窃听者窃听时，通过友好干扰节点的噪声辅助恶化窃听者的信道质量从物理层角度保障通信安全。本发明基于博弈论给出了D2D用户和友好干扰节点间的相互协作机制及激励方法，友好干扰节点利用自身功率产生人工噪声定向干扰窃听者，帮助了D2D用户实现保密通信，作为回报，D2D用户给予友好干扰节点一定的报酬。本发明考虑到了单干扰节点时D2D用户处于博弈劣势地位，引入了多个干扰节点并考虑了干扰节点与窃听者的距离因素对干扰效果影响，该激励方法能有效提升干扰节点的参与积极性并兼顾了双方地位的平等，更加贴合实际场景。

技术领域：

本发明涉及一种通信方法，具体来讲是一种基于博弈论和物理层安全的D2D防窃听通信激励方法，属于网络通信安全技术领域。

背景技术：

随着时代的发展，移动设备对更高数据速率的需求不断增大。据估计，在2010年到2020年之间，无线蜂窝数据流量将增加500倍，这极大压缩了可用的网络资源。改善下一代蜂窝网络中的频谱利用的一种非常有潜力的解决方案是设备到设备(Device-to-Device，D2D)通信。D2D通信使得能够在附近的移动设备之间进行直接通信，而无需基站(BaseStation，BS)的参与，并带来许多优势提升频谱效率、降低传输时延、减轻基站负载、拓展蜂窝范围等等。

D2D通信中的安全性对于D2D服务的成功至关重要。D2D用户面临着被蜂窝小区内恶意窃听者窃听的风险。人工加扰是目前防窃听方法中的一种重要手段，通过友好干扰节点的辅助，向窃听者发送人工噪声以弱化窃听信道的信道质量，从而保障D2D通信安全。目前已经有研究针对D2D用户和友好干扰节点间的协作机制和激励机制做出了贡献，然而，这些研究多关注于单干扰节点下的辅助场景，这造成了友好干扰节点处于利益的垄断地位，因为D2D用户会尽可能的选择接收友好干扰节点的要求以获得服务，处于劣势地位。本发明考虑了多个干扰节点的情形，基于斯塔伯格博弈给出了D2D用户和友好干扰节点的协作机制和激励方法，保障D2D通信安全的同时，提升了其博弈地位。

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一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于博弈论和物理层安全的D2D防窃听通信激励方法，从而克服上述现有技术中的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于博弈论和物理层安全的D2D防窃听通信激励方法，包含步骤如下：

步骤1输入初始最优化价格向量λ^*(λ₁，λ₂，...，λ_J)；

步骤2基于干扰功率函数，将上述初始价格代入解出该定价下的最优干扰功率

步骤3再根据价格更新函数I(λ)，将步骤2中得到的最优干扰功率代入解出最优价格；

步骤4检查最优价格是否仍在变化，如果是则不断重复步骤2、3，交叉迭代至λ^*，不再变化为止；

步骤5输出λ^*，得到友好干扰节点和D2D用户的协助策略和激励策略。

本发明进一步限定的技术方案为：

优选地，上述技术方案中，步骤1中的初始最优价格向量λ^*(λ₁，λ₂，...，λ_J)应满足条件其中为友好干扰节点提供噪声服务的成本。

优选地，上述技术方案中，步骤2中的干扰功率函数为：