1.本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于最大速率机制的协作认知隐蔽通信方法。
背景技术：2.为了解决频谱资源稀缺的问题，认知无线电(cr)技术应运而生，其可以通过适应无线环境的变化，实现频谱资源的复用和共享，从而大大提高频谱利用率，保证通信质量。
3.由于无线信道的开放性和广播特性，cr网络存在严重的干扰、窃听等安全传输威胁；众所周知，传统的加密技术已被广泛应用，然而其复杂的密钥体系普适性较差，同时会给传输链路带来过大的通信开销；与此同时，物理层安全(pls)技术通过利用无线信道的动态性、唯一性，改善合法用户的信道质量，从而达到安全传输的目的，然而，无论是加密技术还是pls技术仅能保护无线传输的信息，无法给通信行为提供有效保护；从信息论的角度出发，学术界提出了一种低检测、低截获的通信方式，即，隐蔽通信技术，旨在保护通信行为本身，可被认为是一种更高级的安全传输技术，其具有广泛的应用前景。例如，在秘密军事行动、军事对抗中以及在个人医疗和银行卡等隐私信息传输时，发送方希望在不被窃听者检测到的情况下进行传输，这种旨在保护通信行为的无线通信技术逐渐走进人们的视野，学术界针对隐蔽通信技术的研究日益成熟，然而目前针对cr网络的隐蔽通信的研究较为匮乏，尤其是基于中继的cr网络隐蔽通信研究，可以说是近乎没有；但随着通信技术的迅速发展，cr网络、中继网络等必将大规模地应用于未来通信系统中，未来通信网络伴随高密度、多分布的特点，隐蔽通信势必成为其一种不可或缺的关键技术。
技术实现要素：4.有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于最大速率机制的协作认知隐蔽通信方法。
5.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
6.本发明实施例提供一种基于最大速率机制的协作认知隐蔽通信方法，该方法包括：
7.在前vt时段，主发射机pt向次级发射机st传输信息；
8.在剩余的(1-v)t时段中，次级接收机sr选择第一次级发射机sti、第二次级发射机stj，随后，第一次级发射机sti和次级发射机st分别进行隐蔽通信和协助通信；
9.所述主发射机pt向第一次级发射机sti传输信息，所述第一次级发射机sti根据放大转发(af)协议向主接收机pr传输信息；
10.同时，所述主发射机pt对第二次级发射机stj进行监听传输，所述第二次级发射机stj与次级接收机sr进行隐蔽传输；
11.剩下(k-2)个次级发射机st保持沉默。
12.上述方案中，所述主发射机pt向该第一次级发射机sti传输信息，具体为：当所述
主发射机pt发送时，所述第一次级发射机sti接收到的信号为
13.其中，k＝1、2、3、l；n和i＝1；l和i分别表示第k个通信时隙和第i个st；表示从pt到第i个st的信道增益；表示sti处的接收噪声；和p
pt
分别表示pt的信号及其发射功率。
14.上述方案中，所述次级接收机sr选择第一次级发射机sti、第二次级发射机stj，具体为：所述次级接收机sr根据最大速率机制选择出使隐蔽用户通信速率最大的一对次级发射机，获得网络的最大隐蔽速率，所述一对次级发射机包括第一次级发射机sti、第二次级发射机stj。
15.上述方案中，所述第一次级发射机sti根据放大转发(af)协议向主接收机pr传输信息，具体为：所述第一次级发射机sti将接收到的信号经af放大后向主接收机pr发送主用户信号表示为其中，表示第一次级发射机sti的放大系数。
16.上述方案中，所述所述主发射机pt对第二次级发射机stj进行监听传输，具体为：所述主发射机pt处接收到的信号，表示为
[0017][0018][0018]
知分别代表的已知部分和未知部分；n
pt
表示pt处的接收噪声；表示stj没有进行隐蔽通信，表示stj进行了隐蔽通信。
[0019]
上述方案中，所述第二次级发射机stj与次级接收机sr进行隐蔽传输，具体为：所述次级接收机sr接收到的隐蔽信号，表示为其中，和分别表示sti和stj到sr信道增益，和分别是sti和stj的发射功率，n
sr
(k)是sr处的接收噪声。
[0020]
上述方案中，该方法还包括，所述主发射机pt确定主接收机st是否进行隐蔽通信。
[0021]
上述方案中，所述主发射机pt确定主接收机st是否进行隐蔽通信，具体为：所述主发射机pt根据预设的功率阈值τ，判断主接收机st是否发送隐蔽信息，表示为其中，e表示pt接收到的信号功率，d1和d0分别代表pt根据阈值假定st进行隐蔽通信和没有进行隐蔽通信。
[0022]
与现有技术相比，本发明利用无线信道和接收端噪声的不确定性的特点，实现次级网络的隐蔽通信，并且具有很好的隐蔽性能，能够保证次级网络隐蔽通信质量。
附图说明
[0023]
此处所说明的附图用来公开对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0024]
图1为本发明实施例提供一种基于最大速率机制的协作认知隐蔽通信方法的流程图；
[0025]
图2为本发明中主发射机监控的错误检测概率；
[0026]
图3为本发明中不同隐蔽约束下的隐蔽速率。
具体实施方式
[0027]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0028]
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
[0029]
本发明实施例提供一种基于最大速率机制的协作认知隐蔽通信方法，如图1所示，该方法包括：
[0030]
步骤101：在前vt时段，主发射机pt向次级发射机st传输信息；
[0031]
具体地，t为每个通信时隙的长度。
[0032]
v是通信时隙比，取值0＜v＜1；一个通信时隙t内，前vt是主发射机pt与次级接收机的通信时间段。
[0033]
步骤102：在剩余的(1-v)
t
时段中，次级接收机sr选择第一次级发射机sti、第二次级发射机stj，随后，sti和st分别进行隐蔽通信和协助通信；
[0034]
具体地，之后(1-v)t时间内，sti与pr，stj与sr同时进行通信。
[0035]
所述次级接收机sr根据最大速率机制选择出使隐蔽用户通信速率最大的一对次级发射机，从而获得网络的最大隐蔽速率，所述一对次级发射机包括第一次级发射机sti、第二次级发射机stj。
[0036]
步骤103：所述主发射机pt向第一次级发射机sti传输信息，所述第一次级发射机sti根据放大转发(af)协议向主接收机pr传输信息；
[0037]
具体地，当所述主发射机pt发送时，所述第一次级发射机sti接收到的信号为其中，k＝1、2、3、l；n和i＝1；l和1分别表示第k个通信时隙和第i个st；表示从pt到第i个st的信道增益；表示sti处的接收噪声；和p
pt
分别表示pt的信号及其发射功率。
[0038]
所述第一次级发射机sti将接收到的信号经af放大后向主接收机pr发送主用户信号表示为其中，表示第一次级发射机
sti的放大系数。
[0039]
步骤104：同时，所述主发射机pt对第二次级发射机stj进行监听传输，所述第二次级发射机stj与次级接收机sr进行隐蔽传输；
[0040]
具体地，为了避免影响主网络的通信质量，主发射机pt还会扮演监听者，对非法通信进行窃听，避免占用其频谱资源，所述主发射机pt处接收到的信号，表示为其中，和分别代表的已知部分和未知部分，信道不确定度参数用表示；n
pt
表示pt处的接收噪声，其为不确定的，用参数θ衡量；表示stj没有进行隐蔽通信，表示stj进行了隐蔽通信。
[0041]
所述次级接收机sr接收到的隐蔽信号，表示为其中，知分别表示sti和stj到sr信道增益，和分别是sti和stj的发射功率，n
sr
(k)是sr处的接收噪声。
[0042]
步骤105：剩下(k-2)个次级发射机st保持沉默。
[0043]
进一步地，该方法还包括，所述主发射机pt确定主接收机st是否进行隐蔽通信。
[0044]
具体地，所述主发射机pt根据预设的功率阈值τ，判断主接收机st是否发送隐蔽信息，表示为其中，e表示pt接收到的信号功率，d1和d0分别代表pt根据阈值假定st进行隐蔽通信和没有进行隐蔽通信。
[0045]
本发明的效果可以通过仿真进一步说明：
[0046]
1.仿真条件：
[0047]
考虑1对主用户和1个隐蔽接收端，中继数k＝10，通信时隙比y＝0.4，传输路径损耗指数均为1，其余仿真参数在具体仿真图中表述。
[0048]
2.仿真内容：
[0049]
图1展示了检测错误概率随信道不确定性参数的变化趋势，可以发现，pt的平均检测错误概率是关于信道不确定都的单调递增函数，当噪声不确定度θ从0dbm增加到2dbm最后增加到4dbm时，pt的错误检测概率有明显增高；此外，从图2还可以得知，随着噪声不确定度和信道不确定度的增大，pt的错误检测概率随之增加，换言之，st可获得更好的隐蔽性能。
[0050]
图2展示了不同隐蔽约束下可达到的隐蔽速率随噪声不确定度的变化，首先固定信道不确定度参数从图中可以看到随着噪声不确定度θ的增加，st可达到的隐蔽速率显著增加，把隐蔽约束∈从0.01放松到0.1时，st的隐蔽速率显著提升。
[0051]
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
技术特征：1.一种基于最大速率机制的协作认知隐蔽通信方法，其特征在于，该方法包括：在前vt时段，主发射机pt向次级发射机st传输信息；在剩余的(1-v)t时段中，次级接收机sr选择第一次级发射机st
i
、第二次级发射机st
j
，随后，第一次级发射机st
i
和次级发射机st分别进行隐蔽通信和协助通信；所述主发射机pt向第一次级发射机st
i
传输信息，所述第一次级发射机st
i
根据放大转发(af)协议向主接收机pr传输信息；同时，所述主发射机pt对第二次级发射机st
j
进行监听传输，所述第二次级发射机st
j
与次级接收机sr进行隐蔽传输；剩下(k-2)个次级发射机st保持沉默。2.根据权利要求1所述的基于最大速率机制的协作认知隐蔽通信方法，其特征在于，所述主发射机pt向该第一次级发射机st
i
传输信息，具体为：当所述主发射机pt发送时，所述第一次级发射机st
i
接收到的信号为其中，k＝1、2、3、l；n和i＝1；l和i分别表示第k个通信时隙和第i个st；表示从pt到第i个st的信道增益；表示st
i
处的接收噪声；和p
pt
分别表示pt的信号及其发射功率。3.根据权利要求1或2所述的基于最大速率机制的协作认知隐蔽通信方法，其特征在于，所述次级接收机sr选择第一次级发射机st
i
、第二次级发射机st
j
，具体为：所述次级接收机sr根据最大速率机制选择出使隐蔽用户通信速率最大的一对次级发射机，获得网络的最大隐蔽速率，所述一对次级发射机包括第一次级发射机st
i
、第二次级发射机st
j
。4.根据权利要求3所述的基于最大速率机制的协作认知隐蔽通信方法，其特征在于，所述第一次级发射机st
i
根据放大转发(af)协议向主接收机pr传输信息，具体为：所述第一次级发射机st
i
将接收到的信号经af放大后向主接收机pr发送主用户信号表示为其中，表示第一次级发射机st
i
的放大系数。5.根据权利要求4所述的基于最大速率机制的协作认知隐蔽通信方法，其特征在于，所述所述主发射机pt对第二次级发射机st
j
进行监听传输，具体为：所述主发射机pt处接收到的信号，表示为的信号，表示为其中，其中，知分别代表的已知部分和未知部分；n
pt
表示pt处的接收噪声；表示st
j
没有进行隐蔽通信，表示st
j
进行了隐蔽通信。6.根据权利要求5所述的基于最大速率机制的协作认知隐蔽通信方法，其特征在于，所述第二次级发射机st
j
与次级接收机sr进行隐蔽传输，具体为：所述次级接收机sr接收到的隐蔽信号，表示为其中，知分别表示st
i
和st
j
到sr信道增益，和分别是st
i
和st
j
的发射功率，n
sr
(k)是sr处的接收噪声。7.根据权利要求6所述的基于最大速率机制的协作认知隐蔽通信方法，其特征在于，该
方法还包括，所述主发射机pt确定主接收机st是否进行隐蔽通信。8.根据权利要求7所述的基于最大速率机制的协作认知隐蔽通信方法，其特征在于，所述主发射机pt确定主接收机st是否进行隐蔽通信，具体为：所述主发射机pt根据预设的功率阈值τ，判断主接收机st是否发送隐蔽信息，表示为其中，e表示pt接收到的信号功率，d1和d0分别代表pt根据阈值假定st进行隐蔽通信和没有进行隐蔽通信。
技术总结本发明公开了一种基于最大速率机制的协作认知隐蔽通信方法，在前vT时段，主发射机PT向次级发射机ST传输信息；在剩余的(1-v)T时段中，次级接收机SR选择第一次级发射机ST
技术研发人员：石嘉 戴振飞 李赞 陈芮 周奕帆 齐佩汉
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：2022.07.19
技术公布日：2022/11/1
