[发明专利]一种基于匹配论的认知无线网络物理层安全传输方法

权利要求书

1.一种基于匹配论的认知无线网络物理层安全传输方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：对网络中的主用户和次用户按照分布式匹配方法进行匹配，包括：

步骤1.1：初始化，包括如下步骤：

(1)记t为迭代轮数，W为待匹配主用户集；初始化t＝1，表示空集；

(2)记Φ(x)为x的匹配，Φ(PU_m)＝(SU₀，0)表示主用户PU_m未匹配任何次用户，Φ(SU_n)＝(PU₀，0)表示次用户SU_n未匹配任何主用户，PU₀和SU₀是为了表示未匹配而设置的虚拟用户；初始化各主用户PU_m的匹配为Φ(PU_m)＝(SU₀，0)，初始化各次用户SU_n的匹配为Φ(SU_n)＝(PU₀，0)；

(3)记为第t轮次用户SU_n对主用户PU_m的奖励时间因子要价，各次用户SU_n依据

初始化第1轮对各主用户PU_m的奖励时间因子要价，其中R为传输速率；为次用户的最小传输速率需求；P_n是次用户SU_n的发射功率；

是次用户SU_n到对应目标接收节点D_n的信道系数，通过信道估计得到；σ²是加性高斯白噪声的功率，通过信道估计得到；

步骤1.2：次用户发布第t轮奖励时间因子要价，主用户根据要价进行决策，包括如下步骤：

(1)设

(2)记为第t轮次用户SU_n对各主用户PU_m的要价所组成的集合，各次用户在网络中发布奖励时间因子要价集

(3)记为第t轮主用户PU_m得到的各次用户对其要价组成的集合；各主用户PU_m根据次用户的发布信息得到对自己的要价集然后各主用户PU_m根据要价集以及和各次用户匹配所可能得到的效用函数值计算最佳匹配对象索引集

的计算表达式为：

其中，X是一个数学变量，为效用函数，为保密速率；

(4)记

为匹配请求发送标识；各主用户PU_m决定是否发出匹配请求：如果且Φ(PU_m)＝(SU₀，0)，则随机选择一个最佳匹配对象SU_i发出匹配请求，然后把PU_m放入待匹配主用户集W；

其中索引是从PU_m最佳匹配对象索引集里随机选择的一个次用户索引，random({·})表示随机取出集合中的一个元素；

步骤1.3：次用户根据收到的匹配请求数进行决策，并确定第t+1轮要价，包括如下步骤：

对于各次用户SU_n：

(1)如果Φ(SU_n)＝(PU₀，0)且且则

1)令同时令表示次用户SU_n和主用户PU_q形成匹配，且主用户PU_q要支付给次用户SU_n的奖励时间因子为

其中M为主用户的数量，索引是从索引集合里随机选择的一个主用户索引，索引集合是第t-1轮所有向次用户SU_n发来匹配请求的主用户索引组成的集合；

2)如果则表示主用户PU_q取消第t轮发出的匹配请求；

其中索引是主用户PU_q第t轮匹配请求对象的索引，

3)令次用户SU_j重新执行一次步骤1.3；

4)设符号“/”表示从左边集合中去掉右边集合中的元素；

5)设

(2)如果则

1)设

其中λ是奖励时间因子的增长步长，其大小会影响迭代轮数，可根据网络规模自行确定；

2)如果Φ(SU_n)≠(PU₀，0)，则令Φ(SU_n)＝(PU₀，0)，表示次用户SU_n解除当前匹配，次用户SU_n和其当前匹配的主用户均变为未匹配；

(3)如果则

1)如果Φ(SU_n)≠(PU₀，0)，则令Φ(SU_n)＝(PU₀，0)；

2)如果Φ(SU_n)＝(PU₀，0)，则令同时令

其中索引是唯一向次用户SU_n发来匹配请求的主用户的索引；

3)设

(4)如果与(1)-(3)条件均不符，则设

步骤1.4：令t＝t+1，如果则转到步骤1.2；否则步骤一结束，转到步骤二；

步骤二：在匹配结束后，根据匹配结果，成功配对的主用户在配对的次用户协助下根据匹配得到的保密速率在(1-α)*T时隙时间内进行传输，成功配对的次用户在剩余α*T时隙时间进行自己的传输，α是奖励时间因子，是奖励阶段时长和时隙总长度的比值；同时，未匹配的主用户如果直接传输保密速率高于最小保密速率要求，就以直接传输保密速率在T时隙时间内传输。