一種無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)的中繼部署方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了網(wǎng)絡(luò)通信【技術(shù)領(lǐng)域】中的一種無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)的中繼部署方法。本發(fā)明在指定區(qū)域初始化中繼的位置；從中繼到基站的路徑中找出竊聽(tīng)面積最小的路徑；進(jìn)而從用戶(hù)到中繼的路徑中找出使得用戶(hù)到基站的竊聽(tīng)面積最小的路徑，計(jì)算該路徑下的平均竊聽(tīng)數(shù)；重復(fù)在指定區(qū)域初始化中繼的位置并執(zhí)行后續(xù)步驟，將得到的平均竊聽(tīng)數(shù)進(jìn)行比較，選擇平均竊聽(tīng)數(shù)最小的部署為最終中繼部署位置。本發(fā)明考慮了用戶(hù)分布與竊聽(tīng)者分布，可以準(zhǔn)確地模擬部署場(chǎng)景，通過(guò)選擇最優(yōu)的部署使得用戶(hù)被竊聽(tīng)的威脅最小。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)的中繼部署方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)的中繼部署方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 下一代無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)中將引入微基站(包括pico和femto)、中繼等低功率節(jié)點(diǎn)及協(xié) 作多點(diǎn)傳輸?shù)刃录夹g(shù)，這將使得協(xié)作成為未來(lái)接入網(wǎng)的重要特征。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞協(xié) 作網(wǎng)絡(luò)中的安全問(wèn)題展開(kāi)了諸多研究，物理層安全是其中重要內(nèi)容之一。在物理層安全的 研究中，安全容量（Secrecy Capacity)獲得了廣泛關(guān)注，這是一種基于香農(nóng)信息論發(fā)展而 來(lái)的理論。根據(jù)安全容量的性質(zhì)，當(dāng)滿(mǎn)足了基于信息論的安全容量需求--竊聽(tīng)信道的狀 況次于主信道時(shí)，系統(tǒng)就存在一種絕對(duì)安全的傳輸方式，確保竊聽(tīng)者無(wú)法獲取任何傳輸信 息。安全圖（Secrecy Graph)是安全容量與圖論相結(jié)合的產(chǎn)物，最早用于對(duì)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的 安全連通性分析。已有的安全圖研究中考慮了 Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中竊聽(tīng)者不同的概率分布模型 及不同傳輸策略下安全連通問(wèn)題，主要目的在于發(fā)掘安全圖中的圖論性質(zhì)與規(guī)律。
[0003] 當(dāng)前一般都從擴(kuò)大覆蓋范圍、增大網(wǎng)絡(luò)容量、提高系統(tǒng)吞吐量等角度出發(fā)進(jìn)行無(wú) 線(xiàn)接入網(wǎng)的規(guī)劃、部署和調(diào)整，而對(duì)接入網(wǎng)中基礎(chǔ)設(shè)施通信物理層安全問(wèn)題缺乏關(guān)注。已有 的關(guān)于安全圖的研究局限于基于圖論的性質(zhì)分析，且主要是針對(duì)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，無(wú)法直接應(yīng) 用于具有多類(lèi)型基礎(chǔ)設(shè)施的無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)中。所以，已有安全圖理論無(wú)法直接形成一套適用 于未來(lái)無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)的安全評(píng)估方案，也無(wú)法用于指導(dǎo)接入網(wǎng)的部署。此外，還缺乏對(duì)用戶(hù)分 布的考慮，且沒(méi)有把抽象的分析與實(shí)際部署場(chǎng)景相結(jié)合。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] (一）要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：如何選擇中繼，使得用戶(hù)信息被竊聽(tīng)的威脅最小。
[0006] (二）技術(shù)方案
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)的中繼部署方法，網(wǎng)元類(lèi)型 包含基站、中繼和用戶(hù)終端，其特征在于，該方法包括以下步驟：
[0008] S1 :在指定區(qū)域初始化中繼的部署位置；
[0009] S2 :從中繼到基站的路徑中找出竊聽(tīng)面積最小的路徑；
[0010] 所述竊聽(tīng)面積的計(jì)算公式為：
[0011]

【權(quán)利要求】
1. 一種無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)的中繼部署方法，網(wǎng)元類(lèi)型包含基站、中繼和用戶(hù)終端，其特征在 于，該方法包括以下步驟： 51 :在指定區(qū)域初始化中繼的部署位置； 52 :從中繼到基站的路徑中找出竊聽(tīng)面積最小的路徑； 所述竊聽(tīng)面積的計(jì)算公式為：
其中： S為竊聽(tīng)面積； Su為直傳路徑對(duì)應(yīng)的竊聽(tīng)面積，e代表竊聽(tīng)，i是傳輸路徑的編號(hào)； N為路徑的數(shù)量； φ為路徑的長(zhǎng)度； 53 :計(jì)算用戶(hù)到中繼和基站的直傳路徑竊聽(tīng)面積，找出使得用戶(hù)到基站的竊聽(tīng)面積最 小的路徑，并計(jì)算整體平均竊聽(tīng)數(shù)； 54 :重復(fù)執(zhí)行步驟S1、步驟S2和步驟S3,將得到的平均竊聽(tīng)數(shù)進(jìn)行比較，選擇平均竊聽(tīng) 數(shù)最小的部署為最終中繼部署位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括： 521 :將中繼按照其與基站之間的距離按由近到遠(yuǎn)的順序排列； 522 :將所述排列中的第一個(gè)中繼和基站直連； S23:從所述排列中的第二個(gè)中繼開(kāi)始，計(jì)算該中繼到排在該中繼之前的每個(gè)中繼或基 站的竊聽(tīng)面積，找出該中繼到基站的竊聽(tīng)面積最小的路徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括： 531 :計(jì)算用戶(hù)到基站的竊聽(tīng)面積，選出各小區(qū)竊聽(tīng)面積最小的傳輸路徑； 532 :計(jì)算與每個(gè)中繼或基站直接相連的平均用戶(hù)數(shù)，得到用戶(hù)到中繼、中繼到中繼和 中繼到基站三類(lèi)傳輸路徑上對(duì)應(yīng)的平均用戶(hù)數(shù)； 533 :在步驟S32基礎(chǔ)上計(jì)算小區(qū)各點(diǎn)被竊聽(tīng)的平均竊聽(tīng)量分布，進(jìn)而計(jì)算小區(qū)整體在 該路徑選擇下的平均竊聽(tīng)數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算與每個(gè)中繼或基站直接相連的 平均用戶(hù)數(shù)的計(jì)算公式為：
其中：
%和基站（i=〇)或第i (i>〇)個(gè)中繼直接相連的平均用戶(hù)數(shù)；
為基站（i=0)或第i (i>0)個(gè)中繼和用戶(hù)直接相連的概率；
為用戶(hù)總數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的計(jì)算公式為：
其中： X為用戶(hù)所在小區(qū)內(nèi)點(diǎn)的橫坐標(biāo)； y為用戶(hù)所在小區(qū)內(nèi)點(diǎn)的縱坐標(biāo)； Rb為用戶(hù)所在小區(qū)的半徑； U(x，y)為用戶(hù)所在小區(qū)內(nèi)點(diǎn)（x，y)的用戶(hù)分布概率； f(x，y，i)為用戶(hù)所在小區(qū)內(nèi)點(diǎn)（x，y)的上行第一跳是第i個(gè)中繼（i>〇)或基站（i=〇) 的概率。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算小區(qū)各點(diǎn)被竊聽(tīng)的平均竊聽(tīng)量 分布的公式為：
其中： X為用戶(hù)所在小區(qū)內(nèi)點(diǎn)的橫坐標(biāo)； y為用戶(hù)所在小區(qū)內(nèi)點(diǎn)的縱坐標(biāo)； Rb為用戶(hù)所在小區(qū)的半徑； Ea(xe，ye)為小區(qū)平均竊聽(tīng)量分布； (xe，ye)為竊聽(tīng)點(diǎn)的坐標(biāo)； Nrt()tal為小區(qū)內(nèi)部署的中繼的總數(shù)；
為用戶(hù)所在小區(qū)內(nèi)點(diǎn)（x，y)到第i (i>〇)個(gè)中繼或基站（i=〇)的平均用戶(hù) 數(shù)； UK2K(i，j)為第i個(gè)中繼到第j個(gè)中繼的平均用戶(hù)數(shù)； UK2B(i)為第i個(gè)中繼到基站的平均用戶(hù)數(shù)；
為竊聽(tīng)點(diǎn)（xe, ye)在點(diǎn) ，，
" " 的傳輸覆蓋范圍內(nèi)的概率；
為竊聽(tīng)點(diǎn)在點(diǎn)
到
點(diǎn)的傳輸覆蓋 范圍內(nèi)的概率；
為竊聽(tīng)點(diǎn)在點(diǎn)
到基站的傳輸覆蓋范圍內(nèi)的 概率。
【文檔編號(hào)】H04W16/22GK104066099SQ201310088736
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月19日
【發(fā)明者】王莉, 宋梅, 張勇, 滕穎蕾, 莫靜威, 劉洋, 滿(mǎn)毅, 馬躍, 都晨輝, 柯騰輝 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)