[發(fā)明專利]一種物理層安全通信中的資源分配方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810102476.4
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108494447B
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 馮義志;朱紹明;張軍;寧更新;季飛
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04B7/0413
• 分類號: H04B7/0413;H04B7/0426;H04W52/26;H04W72/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種物理層安全通信中的資源分配方法，通信場景中，發(fā)送者具備M根天線，合法接收者具備N根天線，竊聽者具備K根天線，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，控制參數(shù)的設置：設置初始溫度T₀、結(jié)束溫度T_end、Metropolis鏈長L和降溫速率q；

步驟2，定義代價函數(shù)其中Φ＝{φ₁,φ₂,...φ_M}，φ_m為第m根發(fā)送天線上的功率分配系數(shù)，m＝1,...,M，為Φ的二進制表示形式；R為有效信息傳輸率，C_B為合法信道的信道容量，B_R由式確定，l_R為B_R的比特位長度，O(B_Φ,B_R)為安全中斷概率,g(B_R)為B_R的十進制表示形式；代價函數(shù)f(B_Φ,B_R)的實時解記作實時最優(yōu)解記作

步驟3，對實時解S_curr、實時最優(yōu)解S_opt、實時溫度T進行初始化：設定初始實時解初始實時最優(yōu)解初始實時溫度T＝T₀；

步驟4，等溫過程計數(shù)變量l置零，開始等溫過程；所述的等溫過程，具體包含以下步驟：

步驟4.1，根據(jù)實時溫度T與實時解自適應擾動產(chǎn)生一個新的解

步驟4.2，根據(jù)代價函數(shù)的增量df＝f(S_next)-f(S_curr)，判斷是否接受新解S_next，并用新解S_next來更新實時解；若df0，直接用S_next更新實時解，即S_curr＝S_next；若df＜0，S_next以概率e^-df/T更新實時解S_curr；

步驟4.3，更新實時最優(yōu)解若f(S_next)f(S_opt)，則用S_next更新實時最優(yōu)解，即S_opt＝S_next，否則實時最優(yōu)解S_opt保持不變；

步驟4.4，根據(jù)等溫過程計數(shù)變量l的取值，判斷是否結(jié)束等溫過程：若l≤L,則計數(shù)變量l的值增加1，返回步驟4.1，否則結(jié)束等溫過程；

步驟5，對實時溫度T，利用降溫速率q進行降溫，開始降溫過程；所述的降溫過程，具體包含以下步驟：

步驟5.1，用實時溫度T以速率q下降后的溫度q×T，對實時溫度T進行更新，即T＝q×T；

步驟5.2，根據(jù)實時溫度T與結(jié)束溫度T_end的比較結(jié)果，以及最優(yōu)解的更新情況，判斷是否結(jié)束降溫過程：當連續(xù)L₀個Metropolis鏈中的新解S_next都沒有被接受、最優(yōu)解未更新時，或?qū)崟r溫度小于結(jié)束溫度T＜T_end，則降溫過程結(jié)束，輸出最優(yōu)解S_opt；否則返回步驟4；

步驟2中，合法信道容量C_B由式確定，其中，h_mn是發(fā)送者第m根天線與合法接收者第n根天線之間的信道系數(shù)；

步驟2中，安全中斷概率為竊聽信道的信道容量大于冗余信號傳輸率的概率，則O(B_Φ,B_R)可由式O(B_Φ,B_R)＝P_r(C_ER_E)確定，其中，C_E為竊聽信道的信道容量，R_E為冗余信號傳輸率，R_E由式R_E＝R_B-R確定，R_B是信號傳輸率，P_r(C_ER_E)表示竊聽信道的信道容量C_E大于冗余信號傳輸率R_E的概率；

步驟4.1中，所述的自適應擾動產(chǎn)生新解，具體包含以下步驟：

步驟4.1.1，隨機產(chǎn)生(0,1)區(qū)間上均勻分布的實數(shù)rand₀；

步驟4.1.2，若rand₀＜1-1/T，則對進行隨機變異產(chǎn)生新解否則令S_curr＝S_opt，再對進行隨機變異產(chǎn)生新解

步驟4.1.2中，所述的隨機變異是指對當前解隨機選取一個比特位以一定的擾動概率p進行取反；其中，擾動概率p由式p＝0.1+0.1×e^-1/T確定。