[发明专利]一种无线网络中的中断概率与机密传输容量分析方法

摘要

一种无线网络中的中断概率与机密传输容量分析方法，通过Poisson分布在二维平面上分别部署密度为λ和λe的合法节点和偷听者节点，根据Slivnyak定理在源点处添加一个典型的接收端，在距离d处添加其目的发送端，即典型的发送端，将网络中其他发送端视为干扰者，度量COP；转换点过程使得典型的发送端位于源点，将网络中其他发送端视为干扰者，此时度量SOP。然后在固定传输距离模型下建立COP，SOP和STC模型，并根据传输距离的概率密度函数将COP和STC的结果推广到随机距离传输模型NRT下；最后，通过LPZ机制降低SOP，从而提高物理层安全和机密传输容量。

主权项

1.一种无线网络中的中断概率与机密传输容量分析方法，其特征在于，包括如下步骤：a)在二维平面上按照Poisson分布分别部署密度为λ的合法节点以及密度为λe的偷听者节点，合法节点接入信道，在一个时隙内合法节点以概率p发起传输，以概率1‑p保持沉默；b)将网络中其他发送端视为干扰节点，在源点处典型的接收端上度量COP，度量网络中所有偷听者节点上是否产生SOP；c)通过公式建立COP度量模型P_CO以及建立SOP度量模型P_SO，其中，γ_j为合法节点上得到的接收SINR值，β_t为其解码阈值，γ_e为偷听者节点上得到的接收SINR值，β_e为其解码阈值。Φ_R和Φ_e分别对应于合法节点与偷听者节点各自的点过程，且密度分别为λ(1‑p)和λ_e；d)将典型的接收端上接收的SINR值记作γ_o，并通过公式计算γ_o，其中h为典型发送端与接收端之间的信道衰落增益，d₀为典型发送端与接收端之间的长度，h_ko和d_ko分为干扰节点与典型接收端之间的信道衰落增益和长度，ν为背景噪声，Φ_T表示合法发送端的构成的密度为λp的Poisson点过程，α为路径损耗指数；e)由于信道衰落增益服从均值为1的指数分布，将COP度量模型数学表达式按公式建立，其中，表示伽马函数，L_I(s)表示对干扰进行Laplace变换，典型接收端上收到的SINR，h_k为非目的发送端与典型接收端之间的信道衰落增益，d₀为典型发送端与接收端之间的距离，λ_T合法接收端的密度；f)利用Poisson点过程的概率生成函数，根据公式重新建立LI(s)，其中，λ'(r)表示Poisson点过程ΦT的密度函数，δ表示为替代参数，r距离的随机变量；g)按公式建立SOP上界以及SOP下界，其中β_e为偷听这节点的解码阈值；h)根据公式计算随机传输距离P_CO，ran，式中f_d(r)＝2πλ_Rr·exp(‑πλ_Rr²)，λ_R＝λ(1‑p)为合法接收端的密度；i)通过公式τ＝(1‑σ)λT(Rt‑Re)建立STC的度量模型τ，式中σ表示COP约束，Rt＝log2(1+βt)表示合法节点的传输速率，Re＝log2(1+βe)表示偷听者节点的窃听速率；j)通过公式计算固定传输距离模型下的COP的值其中为以一合法接收端的LPZ为中心半径为的圆；通过公式计算扩展到随机距离模型后的值k)根据公式计算LPZ机制下SOP的上界值根据公式计算LPZ机制下SOP的下界值其中，λ'_e(r)＝2πλ_er，λ_e为偷听者节点密度；l)根据公式计算STC值R_t＝log(1+p_co^‑1(σ))，p_co^‑1(σ)和分别表示COP取值σ和SOP上界取值ε的反函数。