基于社交关系的双层网络中协作干扰博弈研究

发布时间：2020-07-26 21:59

【摘要】：随着无线网络在现实生活中的普遍应用及用户数量的急剧增加,无线通信安全技术的研究备受关注。节点协作是克服单天线物理层安全技术局限性、提高通信保密率的有效方法,但同时也存在一定的缺陷。现有研究通常仅考虑单层物理通信网络,较少关注社交特性对干扰者协作意愿的影响;协作干扰博弈中干扰者状态的设置具有局限性;当通信网络中物理设备数量增多且位置不确定时,在实际物理设备上的收益难以实现,系统开销较大。针对上述协作干扰技术中面临的问题,本文的最终目的是研究社交特性对干扰者协作意愿的影响,通过物理设备的持有者来分析系统收益、减少系统时间开销。由于社交关系是社交网络中普遍存在又非常重要的一个特性,本文首先研究了基于社交关系的单层物理通信网络中的协作干扰博弈,对其进行仿真实验。基于协作干扰主要局限于单层物理通信网络的研究现状,本文从社交网络与物理通信网络两个角度进行研究,提出一种双层网络模型,双层网络的上层网络由具有不同社交关系的通信者构成,下层网络由上层通信者所持有的物理设备构成,本文将双层网络中不同社交关系下的协作干扰过程转化为一个博弈问题,证明该博弈是一个超模博弈,存在纯策略的纳什平衡,设计TS-Algorithm算法计算纳什均衡时保密中断概率的值,在不同连接强度与社交关系强度下进行仿真实验,对比双层网络与单层物理通信网络中协作干扰的效果,通过实验得出:双层网络计算复杂度降低为单层物理通信网络的1/Cd,当社交关系增强时,干扰者效益增大,即通过设备持有者获取系统的收益既解决了实际物理设备上收益难以实现的问题,也减小了系统的时间开销、提升了系统保密性能。针对之前研究中干扰者状态的局限性,本文类比SIR传播模型中个体具有的三种状态:易感、感染、恢复,对干扰者设置三种可更新状态:可能参与、一定参与、一定不参与,并将干扰者的初始状态均设为可能参与,而不是之前研究中的一定参与状态,本文将考虑SIR特性后双层网络中的协作干扰转换为一个博弈问题,证明该博弈存在超模特性,存在纯策略的纳什均衡,设计SIR-Algorithm算法计算纳什均衡时的保密中断概率的值,在不同社交关系强度与不同感染率下进行仿真实验,对比考虑SIR特性前后两种情形中协作干扰效果,通过实验得出:在考虑SIR特性后,社交关系越强,干扰者参与协作的意愿越强,同社交关系强度下,保密中断概率比不考虑SIR特性时要低,即考虑SIR特性后不仅克服了之前研究中干扰者状态的局限性问题,也促进了干扰者之间的协作,增大了干扰者效益,提升了系统的保密性。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O225;TN92
【图文】：

其中用户被标记上不同颜色以区分不同的社区，节点的大小表示相应用户的中心性，节点的度表示社交关系的强度，且属于同一个社区的每个用户具有不同的中心性。图3.1 从现实追踪观察到的社交特性分析数据可知，一些用户对之间有很强的社交关系，而其他用户之间则有较弱的社交关系，当两个社团之间存在较强的社交关系时，社交“桥”特性可以被明显观察到。这是一种具有社交感知的通信架构，Li 在文献[49]中的研究也表明，利用社交特性可以节省通信系统资源，达到更高的系统吞吐率，同时提高隐私保护和安全性。本文只考虑社交关系特性对通信系统保密性能的影响。综上所述，从两个方面考虑

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本文编号：2771348