[发明专利]一种缓存蜂窝网络物理层安全数据传输方法及系统

权利要求书

1.一种缓存蜂窝网络物理层安全数据传输方法，其特征在于，包括：

基站发送数据至多个中继节点，所述多个中继节点将数据转发至用户节点，窃听节点窃听中继节点转发至用户节点的数据；

根据中继节点和用户节点之间的链路以及中继节点和窃听节点之间的链路，计算各个中继节点到用户节点的安全中断概率；

根据所述安全中断概率对所述多个中继节点进行分簇，形成中继簇；

根据所述中继簇的安全中断概率设计混合缓存策略；

通过安全中断概率函数或平均安全容量函数对所述混合缓存策略进行优化，获得最优混合缓存策略；所述安全中断概率通过以下公式进行计算：

其中，为安全中断概率，p_r为中继节点的传输功率，为中继节点和用户节点之间的链路，为中继节点和窃听节点之间的链路，τ为系统安全传输速率；

所述系统平均安全容量函数如下：

其中，C_S1为第一缓存策略传输任意一份文件所对应的安全容量，为第二缓存策略的任意一个中继簇C_l传输任意一份文件所对应的安全容量，C_S3为第三缓存策略传输任意一份文件所对应的安全容量，f_n为所需传输文件的请求概率函数，为系统平均安全容量，M为第一存储策略的文件数，N为所需传输的文件数，L为中继簇的数量，C_R为一个中继节点的存储容量。

2.根据权利要求1所述的缓存蜂窝网络物理层安全数据传输方法，其特征在于，根据所述安全中断概率对所述多个中继节点进行分簇，形成中继簇，包括：

将各个中继节点的安全中断概率按照升序排列；

将各个中继节点的安全中断概率与预设无缓存传输系统安全中断概率进行比较，根据比较结果将所述多个中继节点分成第一集合和第二集合，其中第一集合中的中继节点的安全中断概率小于所述预设无缓存传输系统安全中断概率，第二集合的中继节点的安全中断概率大于所述预设无缓存传输系统安全中断概率；

所述第一集合中的每个中继节点先设置为一个单独的簇；

将第二集合中的中继节点采用逆向添加法组合进行协同传输，直到所有的中继组合的安全中断概率小于所述预设无缓存传输系统安全中断概率，如果最后剩下的中继组合大于所述预设无缓存传输系统安全中断概率，则将最后剩下的中继组合和第一集合中的最后一个中继节点组合成为一个簇。

3.根据权利要求1所述的缓存蜂窝网络物理层安全数据传输方法，其特征在于，所述混合缓存策略包括第一缓存策略、第二缓存策略以及第三缓存策略；

所述第一缓存策略为所有中继节点存储相同的文件；

所述第二缓存策略为不同的中继簇缓存不同的文件；

所述第三缓存策略为基站缓存所有的文件。

4.根据权利要求3所述的缓存蜂窝网络物理层安全数据传输方法，其特征在于，所述方法还包括：

根据中继簇的安全中断概率对中继簇进行升序排列；

采用第一缓存策略，将M个文件存储于所有中继簇中；

采用第二缓存策略，将L(C_R-M)个文件存储在不同的中继簇中；

采用第三缓存策略，将N-(M+L(C_R-M))个文件存储在基站中；

其中，N为所需传输的文件数，L为中继簇的数量，C_R为一个中继节点的存储容量。

5.根据权利要求4所述的缓存蜂窝网络物理层安全数据传输方法，其特征在于，通过安全中断概率函数对所述混合缓存策略进行优化，包括：

设计系统的平均安全中断概率函数；

将内容请求率和变量表达式代入平均安全中断概率函数，求解最优值，确定最优缓存方案。