[发明专利]一种基于博弈论的物理层安全的无线中继通信方法

摘要

本发明公开一种基于博弈论的物理层安全的无线中继通信方法，其包括以下步骤步骤1、定义通信模型，步骤2、定义物理层的安全容量，步骤3、定义主用户收益函数Up，步骤4、定义次用户收益函数Ur，步骤5、建立博弈模型。本发明不仅可以通过选择最优的中继来提高安全容量，并且通过功率控制，选择最佳的功率进行信息传输，达到提高系统的能量效率的效果。本发明具有降低窃听概率和提高系统能量效率的效果，解决了广播环境中的抗窃听问题，非常适合具有能量受限和分布式等特点的应用场景。

主权项

一种基于博弈论的物理层安全的无线中继通信方法，其特征在于：其包括以下步骤：步骤1、定义通信模型：设定一个需要其他用户协作通信的主用户，该主用户为源节点；多个可以行进协作通信的次用户，多个次用户为中继节点；多个窃听次用户转送的数据包的窃听用户；一个以上接收数据包的目的节点；源节点以功率P通过主信道发送数据包至中继节点，中继节点以功率O通过主信道将数据包发送至目的节点，窃听用户以功率O通过窃听信道窃听次用户转发的数据包；步骤2、定义物理层的安全容量：设定安全容量为主信道的信道容量与窃听信道的信道容量之差，记为R；则R＝max{CrD‑CrE,0}  (1)其中CrD为中继节点到目的节点的主信道的信道容量，CrE为中继节点到切断用户的窃听信道的信道容量；步骤3、定义主用户收益函数Up，计算公式如下：Up＝a1CrD‑drQr  (2)其中，a1是主用户通信的单位收入，dr是主用户从中继节点购买单位功率所付出的价格，Qr是中继节点的购买功率数量，a1CrD表示主用户通信收入，drQr表示主用户购买功率的总价格；步骤4、定义次用户收益函数Ur，计算公式如下：Ur＝drQr‑a2Qr  (3)其中，dr是中继节点的单位功率价格，Qr是中继节点的购买功率数量，a2是中继节点的功率服务的单位支出；drQr表示中继节点向主用户收取的收入，drQr是中继节点向主用户提供中继的服务支出；步骤5、建立博弈模型：主用户依据安全容量最大化原则从中继节点中选择最优中继；中继节点根据次用户的收益函数最大化的原则向主用户提供中继节点的单位功率价格，；主用户基于该单位功率价格根据主用户的收益函数最大化的原则决定功率购买数量；均衡安全容量、主用户的收益和次用户的收益达到整体的最大化。