基于博弈論的竊聽信道安全性能研究.pdf

1、無線信道的發(fā)展提高了通信的便利性，但由于無線通信介質的開放性，信號的傳輸極易受到非法節(jié)點的竊取或攻擊。由于無線通信的各節(jié)點之間存在各種不同的利益沖突或協作關系，而博弈論作為一種結構化建模分析工具善于解決這些關系并能使各決策主體之間達到決策均衡。因此利用博弈論研究無線通信物理層安全對該領域的發(fā)展具有深遠的意義。
　　首先，用博弈論研究了由兩源節(jié)點、雙向中繼和干擾者組成的四節(jié)點網絡。該網絡中雙向中繼同時作為竊聽者獲取源傳輸的信息。友好

2、干擾者為幫助源提高安全速率而向中繼發(fā)送干擾，并根據提供的幫助索取費用，因此干擾者和源之間構成了買賣關系的博弈問題，本文采用Stackelberg模型來解決該問題。推導得出了博弈雙方支付函數的表達式，證明了此博弈問題中Stackelberg均衡點的存在性。仿真結果表明源所購買的干擾功率數量是價格的減函數，友好干擾者在要求回報時仍能幫助源節(jié)點提高通信的安全性。
　　其次，研究了源、目的、干擾中繼和竊聽者組成的四終端網絡中干擾中繼和源之

3、間的博弈關系。干擾中繼通過作中繼獲取源信息和發(fā)送高斯噪聲幫助竊聽者降低安全速率，源節(jié)點的目標是增大安全速率，因此中繼和源之間是一種對立的關系。本文將其建模為二人非合作零和博弈。通過推導得出了博弈雙方支付函數的表達式和最優(yōu)策略，利用極大極小值定理分析了納什均衡點是存在的。仿真結果表明采用中繼和發(fā)送高斯噪聲能非常有效地降低安全速率；干擾中繼可以通過僅發(fā)送高斯噪聲達到均衡。
　　最后，研究了干擾中繼通過發(fā)送結構性碼字和作中繼獲取源信息來