[发明专利]一种抗随机窃听的多业务传输功率分配方法

权利要求书

1.一种抗随机窃听的多业务传输功率分配方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.建立安全传输模型：

多个终端设备请求边缘计算设备为其提供服务，假设边缘计算设备Alice配置N根发射天线，位于二维笛卡尔坐标系的原点，需要分别为单天线保密信号接收终端Bob和单天线公开信号接收终端Charlie提供服务；边缘计算系统中存在多个非法终端，在没有授权的情况下，非法终端靠近边缘计算设备偷听保密信号；非法终端随机位置分布服从于二维齐次泊松点过程Φ_E，密度为λ_E；无线信道服从独立同分布瑞利衰落和大规模路径损失，其中路径损失因子表示为α,α≥2；从Alice到Bob、Charlie和第k个非法终端Eve的信道建模为和其中，h_b，h_c和h_k是相互独立的小尺度衰落信道向量，信道向量元素服从独立同分布的复随机变量d_b，d_c和d_k分别表示Alice到Bob、Charlie和第k个非法终端的距离；

S2.利用安全传输链路的信道信息边缘计算设备Alice设计保密信号的传输方向：

w_b＝h_b/||h_b||₂；

S3.为了使公开信号不影响保密通信链路Alice-Bob的性能，同时为了最大化公开信号的传输速率，边缘计算设备Alice设计的公开信号传输方向w_c满足：

据此，边缘计算设备确定公开信号的传播方向：

S4.边缘计算设备采用零空间人工噪声方案扰乱非法终端，同时不会影响合法终端的接收性能，保密信号的传输方向是信道矩阵[h_b,h_c]零空间的一组标准正交基；

S5.边缘计算设备Alice的发射信号建模为：

其中，P是发射功率；φ_b∈[0,1]是发射端保密信号的功率分配比，φ_c∈[0,1]是边缘计算设备分配给公开信号的功率比，φ_n∈[0,1]是人工噪声信号的功率分配比，并且0≤φ_b+φ_c+φ_n≤1；是保密信号，是公开信号，是人工噪声信号；

S6.计算接收终端Bob、Charlie、和第k个非法终端Eve的瞬时信干噪比为：

ρ_b＝φ_br；

S7.边缘计算设备Alice经过信道估计后，已知合法信道信息，而非法终端瞬时信道信息很难被监测，Alice只获得窃听信道的统计信道信息，引起安全中断，安全中断概率表示为：

其中，R_s是目标安全速率；

S8.边缘计算系统以降低安全中断概率作为性能指标，同时实现较高的公开数据速率：

s.t.log₂(1+ρ_c)≥τ

R_th≤R_s≤C_b

0≤φ_b+φ_c≤1,0≤φ_b,φ_c≤1

其中，R_th是系统安全速率的最小值，C_b＝log₂(1+ρ_b)是主信道容量，τ是公开信号的最低传输速率；

S9.在边缘计算安全传输设计过程中，边缘计算设备Alice采用分布优化的思想，逐步确定发射信号的功率分配比，满足多业务传输的要求：

首先，需要确定系统的目标安全速率R_s的最优值，

然后，边缘计算设备固定保密信号分配功率比φ_b，根据公开数据传输速率的限制和安全中断概率表达式，最优的公开数据功率分配比

最后，Alice优化保密信号的发射功率，获得最优的保密信号