[發明專利]一種具有社交意識的D2D網絡安全傳輸方法

有效

• 申請號: 201810595529.0
• 申請日: 2018-06-11
• 公開（公告）號: CN108924797B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 王熠晨;王璐;楊子歡;王弢;李壯
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;廣東順德西安交通大學研究院
• 主分類號: H04W4/70
• 分類號: H04W4/70;H04W12/02;H04W52/26
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種具有社交意識的D2D網絡安全傳輸方法，包括以下步驟：步驟1，構建系統模型，建立具有N對D2D設備的單小區單信道的通信場景；步驟2，在步驟1的系統模型下對節點的社交關系進行分級；步驟3，在步驟2的分級下對設備中的節點構建效用函數；步驟4，根據效用函數構建優化問題，通過合作博弈解決；步驟5，對社交關系更新；步驟6，通過仿真來評估系統性能。

技術領域

本發明屬于5G網絡中物理層安全傳輸技術領域，特別涉及一種具有社交意識的D2D網絡安全傳輸方法。

背景技術

隨著5G無線通信的發展，無線通信中傳統性能指標如速率、頻譜效率等都需要進一步的提高，對頻譜資源的需求大大增加。同時，日益豐富的通信模式和蜂窩網絡通信的擴展也是需要考慮的演進方向。作為面向5G的關鍵技術，D2D通信得到了廣泛的關注。D2D通信的信息傳輸時直接傳輸的，不需要經過基站的中轉，從而大大減少了基站對D2D通信建立連接的負擔。D2D用戶復用蜂窩用戶的頻段進行通信同時也提高了頻譜的利用率。然而現有的D2D通信也存在著很多的不足和挑戰，其中D2D用戶的安全問題就是面臨的挑戰之一。在通信網絡中存在著大量的安全問題例如竊聽、惡意攻擊、隱私泄露等，D2D的安全問題也需要重視。同時設備的所有者即用戶是具有社交關系的，能夠通過用戶間的社交網絡來增強D2D之間的聯合。現有研究中有采用聯合網絡中其余D2D節點，利用D2D設備發出的信號，將其作為有益干擾來抑制竊聽者的竊聽。但現有研究大部分假設網絡中的D2D節點是友好節點，未考慮到實際用戶間所具有的社交網絡性質，僅考慮節點所具有的物理屬性，因此假設節點均為友好節點在收到干擾請求后會主動進行干擾幫助，而實際中節點可能會拒絕幫助干擾而無法達到提升保密容量的目的。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有社交意識的D2D網絡安全傳輸方法，以解決上述問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種具有社交意識的D2D網絡安全傳輸方法，包括以下步驟：

步驟1，構建系統模型，建立具有N對D2D設備的單小區單信道的通信場景；將網絡中的D2D節點分為需要傳輸數據的節點和作為幫助干擾的空閑節點，作為幫助干擾的空閑節點為潛在干擾節點；網絡中存在Y個數據傳輸節點和N-Y個空閑節點；用集合D表示網絡中的數據傳輸節點，集合J表示網絡中的空閑節點；數據傳輸節點用集合D＝{D₁,D₂,...,D_Y}，潛在干擾節點集合J＝{J₁,J₂,...,J_N-Y}，假設空閑節點數大于傳輸節點數；

網絡中存在竊聽者E，竊聽者E竊聽D2D發射節點的信息；若傳輸時，D2D節點j∈J幫助D2D節點i∈D進行干擾，由此得到合法信道的D2D用戶速率為：

公式(1)中，為第i個D2D傳輸節點發射功率，g_ii為第i個D2D傳輸節點發射機中到第i個D2D接收節點接收機的信道增益；σ²為噪聲；

竊聽信道的速率R_ie為：

公式(2)中，g_ie為傳輸節點到竊聽者的信道增益，g_je為干擾節點到竊聽者的信道增益，p_ij為第j個空閑節點的幫助干擾信號功率；

合法信道的D2D用戶速率和竊聽信道的速率的差為D2D用戶的保密速率；由此在第j個D2D空閑節點J_j幫助第i個D2D傳輸節點D_i的情況下的保密速率為：