一种依概率主动窃听下的稳健D2D功率控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110933679A(43)申请公布日2020.03.27(21)申请号201911267451.0(22)申请日2019.12.11(71)申请人中国人民解放军陆军工程大学地址210007江苏省南京市秦淮区后标营路88号(72)发明人王金龙罗屹洁杨旸龚玉萍崔丽童晓兵(74)专利代理机构北京思创大成知识产权代理有限公司11614代理人尹慧晶(51)Int.Cl.H04W12/12(2009.01)H04W52/24(2009.01)H04W52/38(2009.01)H04W4/70(2018.01)权利要求书3页说明书7页附图3页(54)发明名称一种依概率主动窃听下的稳健D2D功率控制方法(57)摘要一种对抗依概率主动窃听的基于随机学习的稳健D2D功率控制方法，包括S1、初始化系统参数；S2、内层循环：每个D2D用户根据随机学习方法来更新下一时隙的功率选择概率，根据前述功率选择概率从离散功率集合中选择离散功率值；S3、外层循环：基站随机选择一个干扰代价因子，转至内层循环，然后根据更佳策略更新下一时隙干扰代价因子的选择；直到外层循环满足收敛条件，循环结束；D2D用户按照当前时刻内层循环输出的功率选择概率进行功率控制。本发明的基于随机学习的稳健D2D功率控制方法，在提升蜂窝网络物理层安全性能的同时，兼顾D2D用户数据传输的需要，同时考虑了主动窃听者攻击概率对系统总的安全可达速率的影响。CN110933679ACN110933679A权利要求书1/3页1.一种对抗依概率主动窃听的基于随机学习的稳健D2D功率控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：S1、初始化系统参数：设置外层循环迭代次数、内层循环迭代次数；各D2D用户选择离散功率集合中的各传输功率值的概率，以及干扰代价因子集合；基站从前述干扰代价因子集合中随机选择一个并广播给所有的D2D用户；S2、进行内层循环迭代：每个D2D用户根据随机学习方法来更新下一时隙的功率选择概率，根据前述功率选择概率从离散功率集合中选择离散功率值；S3、进行外层循环迭代：基站随机选择一个干扰代价因子，转至内层循环，然后根据更佳策略更新下一时隙干扰代价因子的选择；直到外层循环满足收敛条件，循环结束；D2D用户按照当前时刻内层循环输出的功率选择概率进行功率控制。2.根据权利要求1所述的对抗依概率主动窃听的基于随机学习的稳健D2D功率控制方法，其特征在于，步骤S1具体为：初始化系统参数：设置外层循环迭代次数为k，初始值k＝0，迭代时k′＝k+1；设置内层循环迭代次数为t，初始值t＝0，迭代时t′＝t+1；设置各D2D用户选择离散功率集合中的第l个传输功率值即第l个离散功率等级的概率为i表示D2D用户的编号，N表示D2D用户的总数；l表示传输功率值的编号，即传输功率值的等级，L表示D2D用户i的离散功率集合中的功率数量：设置干扰代价因子集合，基站从前述干扰代价因子集合中随机选择一个并广播给所有的D2D用户。3.根据权利要求1所述的对抗依概率主动窃听的基于随机学习的稳健D2D功率控制方法，其特征在于，步骤S2具体为：S2-a、各D2D用户i观测主动窃听者A的攻击模式选择并上报给基站；S2-b、如果观测到主动窃听者A选择被动窃听，计算D2D用户数据传输速率Ri：其中：i、j表示D2D用户的编号；PB和Pi分别表示基站和第i个D2D用户的发射功率，N0表示背景的加性高斯白噪声；hBi，hji以及hii表示基站和第i个D2D用户之间，第j个D2D用户与第i个D2D用户之间，以及第i个D2D用户收发信机之间的信道增益；如果观测到主动窃听者A选择主动干扰，计算D2D用户的数据传输速率RiJ：其中：PA表示主动窃听者A选择主动干扰时的干扰功率，hAi表示主动窃听者A到第i个D2D用户之间的信道增益；S2-c、各D2D用户i分别建立效用函数Ui，该效用函数表示为所有D2D用户总的平均可达速率和对应的第i个D2D对蜂窝用户的干扰代价以及自身功率消耗之间的折中：2CN110933679A权利要求书2/3页其中：E表示被窃听，J表示被外部干扰，A＝E表示攻击者采用窃听攻击方式，A＝J表示攻击者采用干扰攻击方式，I表示内部干扰；RI表示基站确定的内部干扰代价因子，hiC表示第i个D2D用户到蜂窝用户C之间的信道增益；C表示蜂窝用户，CD表示D2D用户的单位功率消耗因子；S2-d、各D2D用户根据下两式更新各自选择第l个离散功率等级的概率：其中：b表示D2D各用户i的学习速率，表示第t个时隙即当前时隙第i个D2D用户归一化的效用函数，Uimin(t)和Uimax(t)分别表示第t个时隙第i个D2D用户可以取得的最小和最大效用函数值，Ui(t)是当前获得的实时效