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一种基于多节点协作干扰阻塞的无线隐蔽通信模型及方法


技术摘要:
本发明提供的一种基于多节点协作干扰阻塞的无线隐蔽通信模型及方法,包括一个发射机、一个目标接收机、一个监听方、以及N个协作节点,其中,所述发射机发出的隐蔽信号和协作节点发出的人工噪声信号均发送至目标接收机;所述监听方用于实时接收发射机发出的隐蔽信号和协  全部
背景技术:
近年,人们对无线设备的依赖性快速增长,但是由于无线通信的广播性质,无线通 信的安全性和隐私性受到越来越多的关注,无线通信安全是任何通信系统所需要面临的核 心问题。安全和隐私在现有和未来的无线网络中是至关重要的,因为大量的机密信息(例如 信用卡信息、军事信息等)是通过开放的无线介质传输的。虽然传统的信息安全技术可以提 供保护,通过加密防止窃听,但是,最近几年的研究已经表明,即使是最强大的加密技术也 可以被一个坚定的对手打败。另一方面,物理层安全手段虽然利用无线介质的动态特性来 最大程度地减少窃听者获取的信息。但是,它并不能提供对传输本身检测的防护,因为加密 的传输首先会引起窃听者怀疑,并引起窃听者的进一步探测。 于是,隐蔽通信的需要日益广泛,隐蔽通信的目的是使两个用户之间能够进行无 线传输,同时保证该用户的被检测到概率可以忽略不计。这种强大的安全性(即无线隐蔽通 信)在无线通信的许多应用场景中是需要的,例如秘密军事行动,车辆特设网络中的位置跟 踪以及传感器网络或物联网的互通。 近来已有诸多学者进行了无线隐蔽通信方面的研究,提出了许多经典的通信场景 模型,例如基于全双工接受器的隐蔽通信模型和基于贪婪中继的隐蔽通信模型等,但这些 模型都只有一个干扰源,而现实的无线通信中受到的干扰并非单一的,甚至还可能通过许 多用户间的协作干扰来达成传输隐蔽信息的目的。由此可见,对更为现实场景的研究是十 分必要的。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种基于多节点协作干扰阻塞的无线隐蔽通信模型及方 法,解决了现有建立的无线隐蔽通信模型场景单一,导致无线通信的隐蔽仍存在一定风险 的缺陷。 为了达到上述目的,本发明采用的技术方案是: 本发明提供的一种基于多节点协作干扰阻塞的无线隐蔽通信模型,包括一个发射 机、一个目标接收机、一个监听方、以及N个协作节点,其中,所述发射机发出的隐蔽信号和 协作节点发出的人工噪声信号均发送至目标接收机;所述监听方用于实时接收发射机发出 的隐蔽信号和协作节点发出的阻塞信号。 优选地,所述发射机、目标接收机、监听方以及协作节点均配置有单根天线。 一种基于多节点协作干扰阻塞的无线隐蔽通信方法,基于所述的一种基于多节点 协作干扰阻塞的无线隐蔽通信模型,包括以下步骤: 步骤1,当前时隙发射机与目标接收机之间建立通信链路;目标接收机通过信道训 4 CN 111555836 A 说 明 书 2/8 页 练获取通信链路的信道状态信息,设定上下行信道互易,且发射机已知目标接收机和协作 节点的位置信息; 步骤2,设定筛选阈值,根据筛选阈值在N个协作节点中选取阻塞节点; 步骤3,根据步骤2中选取的阻塞节点,计算监听方的检测错误概率、以及发射机和 目标接收机间的通信中断概率; 步骤4,根据步骤3得到的监听方的检测错误概率、以及发射机和目标接收机间的 通信中断概率,计算发射机和目标接收机之间的隐蔽吞吐量; 步骤5,根据步骤4中得到的多个隐蔽吞吐量中的最大的隐蔽吞吐量对应的筛选阈 值,确定阻塞节点的数量。 优选地,步骤2中,设定筛选阈值,根据筛选阈值在N个协作节点中选取阻塞节点: 若N个协作节点中某个协作节点的 小于预设筛选阈值,则将该协作节点作 为阻塞节点,并利用示性函数表示筛选方法,其中, 为第k个协作节点到目标接收机 间的信道增益。 优选地,步骤3中,计算监听方的检测错误概率,具体方法是: S1,设发射机在当前时隙中传送的隐蔽信号为xt[i];且始终以功率Pt发生隐蔽信 号; 设阻塞节点在当前时隙可发送的阻塞信号为 且始终以功率Pj发送噪声信 号; S2,监听方对当前时隙接收到的信号进行二元假设检验; S3,根据S2得到的检验结果计算监听方的检测错误概率。 优选地,S2中,通过下式表示监听方接收到的信号: 其中,yw[i]为监听方接收到的信号;nw[i]是监听方接收的白噪声信号; 为原假 设,表示发射机未发送隐蔽信息; 为备择假设,表示发射机发送了隐蔽信息; 监听方对当前时隙接收到的信号进行二元假设检验,具体方法是: 若监听方在当前时隙接收信号的平均功率Tw小于监测阈值μ时,则监听方的判断 结果为原假设正确; 若监听方在当前时隙接收信号的平均功率Tw大于监测阈值μ时,则监听方的判断 结果为备择假设正确; S3中,根据S2得到的检验结果计算监听方的检测错误概率,具体方法是通过下式 计算: ξ=α β 其中,α为虚警概率,表示发射机未发送隐蔽信息,而监听方判断当前时隙接收到 5 CN 111555836 A 说 明 书 3/8 页 的信号为发射机发送隐蔽信息的概率;β为漏报概率,表示发射机发送隐蔽信息,而监听方 判断当前时隙接收到的信号为发射机未发送隐蔽信息的概率。 优选地,步骤3中,计算发射机和目标接收机间的通信中断概率,具体方法是: 记发射机和目标接收机间的隐蔽通信速率为R,发射机和目标接收机间的信道容 量为C,当C
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