[发明专利]一种物理层安全通信中的资源分配方法

权利要求书

1.一种物理层安全通信中的资源分配方法，通信场景中，发送者具备M根天线，合法接收者具备N根天线，窃听者具备K根天线，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，控制参数的设置：设置初始温度T₀、结束温度T_end、Metropolis链长L和降温速率q；

步骤2，定义代价函数其中Φ＝{φ₁,φ₂,...φ_M}，φ_m为第m根发送天线上的功率分配系数，m＝1,...,M，为Φ的二进制表示形式；R为有效信息传输率，C_B为合法信道的信道容量，B_R由式确定，l_R为B_R的比特位长度，O(B_Φ,B_R)为安全中断概率,g(B_R)为B_R的十进制表示形式；代价函数f(B_Φ,B_R)的实时解记作实时最优解记作

步骤3，对实时解S_curr、实时最优解S_opt、实时温度T进行初始化：设定初始实时解初始实时最优解初始实时温度T＝T₀；

步骤4，等温过程计数变量l置零，开始等温过程；所述的等温过程，具体包含以下步骤：

步骤4.1，根据实时温度T与实时解自适应扰动产生一个新的解

步骤4.2，根据代价函数的增量df＝f(S_next)-f(S_curr)，判断是否接受新解S_next，并用新解S_next来更新实时解；若df0，直接用S_next更新实时解，即S_curr＝S_next；若df＜0，S_next以概率e^-df/T更新实时解S_curr；

步骤4.3，更新实时最优解若f(S_next)f(S_opt)，则用S_next更新实时最优解，即S_opt＝S_next，否则实时最优解S_opt保持不变；

步骤4.4，根据等温过程计数变量l的取值，判断是否结束等温过程：若l≤L,则计数变量l的值增加1，返回步骤4.1，否则结束等温过程；

步骤5，对实时温度T，利用降温速率q进行降温，开始降温过程；所述的降温过程，具体包含以下步骤：

步骤5.1，用实时温度T以速率q下降后的温度q×T，对实时温度T进行更新，即T＝q×T；

步骤5.2，根据实时温度T与结束温度T_end的比较结果，以及最优解的更新情况，判断是否结束降温过程：当连续L₀个Metropolis链中的新解S_next都没有被接受、最优解未更新时，或实时温度小于结束温度T＜T_end，则降温过程结束，输出最优解S_opt；否则返回步骤4；

步骤2中，合法信道容量C_B由式确定，其中，h_mn是发送者第m根天线与合法接收者第n根天线之间的信道系数；

步骤2中，安全中断概率为窃听信道的信道容量大于冗余信号传输率的概率，则O(B_Φ,B_R)可由式O(B_Φ,B_R)＝P_r(C_ER_E)确定，其中，C_E为窃听信道的信道容量，R_E为冗余信号传输率，R_E由式R_E＝R_B-R确定，R_B是信号传输率，P_r(C_ER_E)表示窃听信道的信道容量C_E大于冗余信号传输率R_E的概率；

步骤4.1中，所述的自适应扰动产生新解，具体包含以下步骤：

步骤4.1.1，随机产生(0,1)区间上均匀分布的实数rand₀；

步骤4.1.2，若rand₀＜1-1/T，则对进行随机变异产生新解否则令S_curr＝S_opt，再对进行随机变异产生新解

步骤4.1.2中，所述的随机变异是指对当前解随机选取一个比特位以一定的扰动概率p进行取反；其中，扰动概率p由式p＝0.1+0.1×e^-1/T确定。