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申请/专利权人：云南民族大学;昆明学院

摘要：本发明公开了适用基于频谱共享D2D蜂窝网络隐蔽窃听系统及方法，属于通信设计技术领域。本发明所述系统包括一个基站、一个蜂窝用户、D2D可疑发送机、D2D可疑接收机和合法监测者。本发明考虑了信道不确定性下可疑接收机Dr的检测能力，以及窃听非中断概率的主动监听，考虑D2D可疑发送机到D2D可疑接收机的可疑链路和合法监测者到D2D可疑接收机的干扰链路信道不确定性下，合法监视器隐蔽的注入干扰信号实现主动窃听，在满足隐蔽约束条件和信道不确定性下，基于两种模式下制定了优化问题，最大限度提高了窃听非中断概率，提高隐蔽监视性能。

主权项：1.一种基于频谱共享D2D蜂窝网络隐蔽窃听的方法，包括如下步骤：1基于underlay和overlay两种模式下实现D2D蜂窝网络主动窃听可疑通信的隐蔽监视建立构建一种基于频谱共享D2D蜂窝网络隐蔽窃听系统，所述系统包括：一个基站、一个蜂窝用户、D2D可疑发送机、D2D可疑接收机、合法监测者；蜂窝用户、D2D可疑发送机和D2D可疑接收机配备有单个天线，合法监测者配备两根天线并且以全双工模式操作；underlay模式下，所述系统包括8条链路，分别为蜂窝用户到基站的通讯链路，蜂窝用户到D2D可疑接收机的干扰链路，蜂窝用户到合法监测者的干扰链路，D2D可疑发送机到基站的干扰链路，D2D可疑发送机到合法监测者的窃听链路，D2D可疑发送机到D2D可疑接收机的可疑链路，合法监测者到D2D可疑接收机的干扰链路，合法监测者到合法监测者的自干扰链路；其中可疑链路和合法监测者到D2D可疑接收机的干扰链路的信道系数被分为已知部分和不确定部分；overlay模式下，所述系统包括5条链路，分别为蜂窝用户到基站的通讯链路；D2D可疑发送机到合法监测者的窃听链路；D2D可疑发送机到D2D可疑接收机的可疑链路；合法监测者到D2D可疑接收机的干扰链路，合法监测者到合法监测者的自干扰链路；其中可疑链路和干扰链路的信道系数被分为已知部分和不确定部分；其中网络频谱划分为两个正交部分，一部分占比β被分配给合法监测者，剩余部分1-β被分配给D2D可疑发送机，β是频谱划分比；2根据D2D可疑接收机的接收信号，通过二元假设检验问题的方法来得到虚警的概率和漏检的概率，并求解出最小错误概率和最佳检测阈值；3在满足隐蔽约束条件和信道不确定性下，制定了联合优化问题，最大限度提高窃听非中断概率；所述联合优化问题的制定过程包括：S3-1：采用窃听非中断概率作为性能指标，A是表示合法监测者成功窃听的事件表示函数，可以表示为： 其中A＝1表示合法监测者能够可靠的解码信息的窃听非中断事件，A＝0表示合法监测者不能完美解码信息的窃听中断事件，SINRM为或分别表示underlay或overlay模式下合法监测者瞬时信噪比；SINRDr为或分别表示underlay或overlay模式下可疑接收机处的瞬时信噪比；S3-2：考虑信道不确定性，和分别表示为： 其中，是蜂窝用户与监测者之间的干扰链路中的信道系数，φ是自干扰消除系数，是监测者自干扰链路中的信道系数，是监测者处的高斯白噪声；根据和得到underlay模式下，窃听不中断概率Ε[A]u为： S3-3：考虑信道不确定性，和分别表示为： 其中，是D2D可疑发送机与合法监测者之间的窃听链路中的信道系数；根据和得到overlay模式下窃听不中断概率Ε[A]o为： S3-4：在underlay模式下，为了最大化Ε[A]u，合法监测者发送的干扰噪声不应被D2D可疑接收机处检测到，否则D2D可疑发送机将停止传输，合法监测者就无法监测到任何内容，蜂窝用户在满足与基站的基本通讯需求情况下，发送的信号会作为人工噪声干扰D2D可疑接收机，最大化窃听不中断概率，优化问题表示为： 其中Ω是蜂窝用户发送信号的上界，表示在满足与基站的基本通讯需求下，秘密发送人工噪声；η是合法监测者发送干扰信号的上界；γ是D2D可疑发送机发送信号的上界；是蜂窝用户对基站的信号传输速率，表示为是基站的瞬时信噪比，δ是的上界，ε表示一个很小的值，不小于1-ε代表隐蔽性约束；在overlay模式下，优化问题表示为： 其中Ω是蜂窝用户发送信号的上界，表示满足与基站的基本通讯需求；η是合法监测者发送干扰信号的上界；γ是D2D可疑发送机发送信号的上界；是蜂窝用户对基站的信号传输速率，表示为是基站的瞬时信噪比，δ是的上界，ε表示一个很小的值，不小于1-ε代表隐蔽性约束，β是频谱划分比，范围在0-1之间。

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