[发明专利]一种雾物联网物理层安全的资源分配方法及装置

权利要求书

1.一种雾物联网物理层安全的资源分配方法，其特征在于，包括：

S1：构建系统网络通信模型，所述系统网络模型包括云层、雾层和用户层；所述雾层包括多个雾节点；

S2：通过所述雾节点对所述雾层和用户层之间的通信信道进行优化，对所述通信信道中的不可信节点信号进行削弱干扰，重建信号；

S3：根据所述重建信号，构建所述系统网络通信模型中的资源分配优化问题；

S4：根据所述资源分配优化问题，对所述雾节点的状态、动作与奖励元素进行参数设置；

S5：根据所述设置好的雾节点的状态、动作与奖励元素参数，结合深度Q网络DQN，形成基于深度强化学习的物理层安全资源分配算法DQN-SRA，完成雾物联网物理层安全的资源分配。

2.根据权利要求1所述雾物联网物理层安全的资源分配方法，其特征在于，所述用户层包括u个不同类型的合法用户，所述合法用户被k个重叠的所述雾节点覆盖，则k＞u，K＝{1,2,3,…k}表示雾节点的集合，U＝{1,2,3,…u}表示合法用户集合。

3.根据权利要求2所述的雾物联网物理层安全的资源分配方法，其特征在于，所述S2中，通过所述雾节点对所述雾层和用户层之间的通信信道进行优化，对所述通信信道中的不可信节点信号进行削弱干扰，重建信号，包括：

S21：雾节点通过通信测量得到不可信节点的噪声方差相关参数；

S22：雾节点从合法用户接收所需信号的同时发送人工噪声至所述雾层和用户层之间通信信道；

S23：雾节点根据所述不可信节点的噪声方差相关参数、所述从合法用户接收所需信号以及所述人工噪声，构建如下述公式(1)和公式(2)的离散时间系统模型：

z(i)＝g_u,kx(i)+g_k,kw(i)+n(i) (1)

y(i)＝g_u,ex(i)+g_k,ew(i)+e(i) (2)

其中，i＝1，2，3，…n；x(i)表示方差为p_u的发射信号，w(i)表示功率等于p_k,u的雾节点发送的人工噪声；z(i)表示雾节点的接收信号，y(i)表示不可信节点的接收信号；g_u,k是合法用户与雾节点之间的信道增益；g_u,e是合法用户和不可信节点之间的信道增益；g_k,e是雾节点与不可信节点之间的信道增益；g_k,k是雾节点与雾节点之间的信道增益；n(i)是功率为的高斯白噪声；e(i)是功率为的高斯白噪声；

S24：根据下述公式(3)，通过数字干扰消除技术来消除和重建信号：

z′(i)＝z(i)-g_k,kw(i)＝g_u,kx(i)+n(i) (3)

其中，z′(i)表示重建后的雾节点的接收信号。

4.根据权利要求3所述的雾物联网物理层安全的资源分配方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据所述重建信号，构建所述系统网络通信模型中的资源分配优化问题，包括：

根据所述重建信号，构建如下述公式(4.1)-公式(4.4)的资源分配优化问题：

且

其中，P_k为每个雾节点用于发送干扰噪声的可用功率；表示t时隙用户u与雾节点k的连接表示，若二者存在连接，则该标识为1，否则取值为0；P_k,u(t)表示时隙t时雾节点接收到合法用户u消息的同时发送出功率大小为P_k,u(t)的人工噪声；Z_u(t)表示t时隙每个用户需要的发送的流量内容大小；公式(4.3)表明t时隙所有的合法用户与多个雾节点间有且仅有一个连接。