CN107436602B - 基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于单比特反馈的基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法及装置，该方法包括：在同一时间接收所述源端设备发送的有用信号和所述目标端设备发送的人工噪声信号；将所述有用信号和所述人工噪声信号进行处理，获得处理信号，并将所述处理信号发送给所述目标端设备；接收所述目标端设备针对所述处理信号返回的反馈信息，所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升；根据所述反馈信息确定移动位置，并从所述移动设备当前所处的位置移动至所述移动位置。本发明实施例能够控制移动设备的移动位置，进一步地优化通信系统的保密容量，使安全通信持续地进行。
Description
技术领域
本发明涉及通信设备技术领域，尤其涉及一种基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法及装置。
背景技术
随着无线通信带来的便利性，人们在日常生活中将大量使用无线网络进行敏感和私密信息传输。传统无线网络通过高层加密技术来保证信息的安全性，其假设窃听端(即移动设备)的计算能力是受限的。然而，随着分布式计算的高速发展，窃听端的计算能力不断提高，这种假设已经变得越来越不可靠。而物理层安全技术受到了越来越多的关注，其利用合法的目标端设备比窃听端有更好的信号接收质量(例如信噪比)，来保证通信的安全性，避免了依赖于窃听端计算能力受限的假设。
现有的物理层安全技术中协作通信方法主要包含中继选择和协作人工噪声等方法。中继选择可以通过选择到既定目标端“强的”传输链路而到窃听端“弱的”传输链路的中继来提高保密容量。然而，现有的协作通信方法还存在明显缺陷，比如中继选择方法的性能受限于中继的空间位置。
发明内容
本发明实施例公开了一种基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法及装置，能够控制移动设备的移动位置，进一步地优化通信系统的保密容量，使安全通信持续地进行。
本发明实施例第一方面公开了一种基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法，应用于通信系统包括的移动设备，所述通信系统还包括源端设备和目标端设备，所述方法包括：
在同一时间接收所述源端设备发送的有用信号和所述目标端设备发送的人工噪声信号；
将所述有用信号和所述人工噪声信号进行处理，获得处理信号，并将所述处理信号发送给所述目标端设备；
接收所述目标端设备针对所述处理信号返回的反馈信息，所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升；
根据所述反馈信息确定移动位置，并从所述移动设备当前所处的位置移动至所述移动位置。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述根据所述反馈信息确定移动位置包括：
若所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量同时提升，将当前的移动步长增大至第一移动步长；根据所述移动设备当前所处的位置以及所述第一移动步长，确定移动位置；
若所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量未同时提升，将当前的移动步长减小至第二移动步长；根据所述移动设备当前所处的位置以及所述第二移动步长，确定移动位置。
本发明实施例第二方面公开了一种基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法，应用于通信系统包括的目标端设备，所述通信系统还包括所述移动设备和源端设备，所述方法包括：
向所述移动设备发送人工噪声信号；
接收所述移动设备返回的处理信号，所述处理信号为所述移动设备将所述人工噪声信号与在同一时间从源端设备接收到的有用信号进行处理后的信号；
根据所述处理信号，确定所述通信系统在第(n+1)时隙的第一保密容量，以及确定所述第一保密容量相对于所述通信系统在第n时隙的第二保密容量的第一变化趋势，其中，所述第二保密容量为所述通信系统在第n时隙最佳的保密容量，所述第(n+1)时隙为当前时隙，所述第n时隙为所述当前时隙的上一个时隙，所述n为正整数；
获取所述移动设备在第(n+1)时隙的第一窃听容量，以及确定所述第一窃听容量相对于所述移动设备在第n时隙的第二窃听容量的第二变化趋势，其中，所述第二窃听容量为所述移动设备在第n时隙最佳的窃听容量；
根据所述第一变化趋势以及所述第二变化趋势，向所述移动设备发送反馈信息，所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述方法还包括：
比较所述第一保密容量与所述第二保密容量的大小，将所述第一保密容量与所述第二保密容量中数值较大的保密容量确定为所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的保密容量；以及
比较所述第一窃听容量与所述第二窃听容量的大小，将所述第一窃听容量与所述第二窃听容量中数值较大的窃听容量确定为所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的窃听容量；
保存所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的保密容量以及所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的窃听容量。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第二方面中，所述目标端设备传输所述人工噪声信号的传输功率为固定值。
本发明实施例第三方面公开一种移动设备的位置控制装置，运行于通信系统包括的移动设备，包括：
接收单元，用于在同一时间接收所述源端设备发送的有用信号和所述目标端设备发送的人工噪声信号；
处理发送单元，用于将所述有用信号和所述人工噪声信号进行处理，获得处理信号，并将所述处理信号发送给所述目标端设备；
所述接收单元，还用于接收所述目标端设备针对所述处理信号返回的反馈信息，所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升；
确定单元，用于根据所述反馈信息确定移动位置；
移动单元，用于从所述移动设备当前所处的位置移动至所述移动位置。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第三方面中，所述确定单元根据所述反馈信息确定移动位置的方式具体为：
若所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量同时提升，将当前的移动步长增大至第一移动步长；根据所述移动设备当前所处的位置以及所述第一移动步长，确定移动位置；
若所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量未同时提升，将当前的移动步长减小至第二移动步长；根据所述移动设备当前所处的位置以及所述第二移动步长，确定移动位置。
本发明实施例第四方面公开一种移动设备的位置控制装置，运行于通信系统包括的目标端设备，包括：
发送单元，用于向所述移动设备发送人工噪声信号；
接收单元，用于接收所述移动设备返回的处理信号，所述处理信号为所述移动设备将所述人工噪声信号与在同一时间从源端设备接收到的有用信号进行处理后的信号；
根据所述处理信号，确定所述通信系统在第(n+1)时隙的第一保密容量，以及确定所述第一保密容量相对于所述通信系统在第n时隙的第二保密容量的第一变化趋势，其中，所述第二保密容量为所述通信系统在第n时隙最佳的保密容量，所述第(n+1)时隙为当前时隙，所述第n时隙为所述当前时隙的上一个时隙，所述n为正整数；
获取单元，用于获取所述移动设备在第(n+1)时隙的第一窃听容量；
所述确定单元，还用于确定所述第一窃听容量相对于所述移动设备在第n时隙的第二窃听容量的第二变化趋势，其中，所述第二窃听容量为所述移动设备在第n时隙最佳的窃听容量；
所述发送单元，还用于根据所述第一变化趋势以及所述第二变化趋势，向所述移动设备发送反馈信息，所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第三四方面中，所述移动设备的位置控制装置还包括：
比较确定单元，用于比较所述第一保密容量与所述第二保密容量的大小，将所述第一保密容量与所述第二保密容量中数值较大的保密容量确定为所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的保密容量；
所述比较确定单元，还用于比较所述第一窃听容量与所述第二窃听容量的大小，将所述第一窃听容量与所述第二窃听容量中数值较大的窃听容量确定为所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的窃听容量；
保存单元，用于保存所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的保密容量以及所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的窃听容量。
作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第四方面中，所述目标端设备传输所述人工噪声信号的传输功率为固定值。
与现有技术相比，本发明实施例具备以下有益效果：
本发明实施例中，移动设备在同一时间接收所述源端设备发送的有用信号和所述目标端设备发送的人工噪声信号，将所述有用信号和所述人工噪声信号进行处理，获得处理信号，并将所述处理信号发送给所述目标端设备；进一步地，移动设备可以接收所述目标端设备针对所述处理信号返回的反馈信息，所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升；更进一步地，移动设备可以根据所述反馈信息确定移动位置，并从所述移动设备当前所处的位置移动至所述移动位置。可见，实施本发明实施例，移动设备可以根据目标端设备返回的反馈信息来控制移动设备的移动位置，进一步地优化通信系统的保密容量，使安全通信持续地进行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例公开的一种通信系统的模型示意图；
图2是本发明实施例公开的一种基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法的流程示意图；
图3是本发明实施例公开的另一种基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法的流程示意图；
图4是本发明实施例公开的另一种基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法的流程示意图；
图5是本发明实施例公开的一种通信容量、保密容量以及窃听容量的收敛图；
图6是本发明实施例公开的一种移动设备的位置控制装置的结构示意图；
图7是本发明实施例公开的另一种移动设备的位置控制装置的结构示意图；
图8是本发明实施例公开的另一种移动设备的位置控制装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本发明实施例公开了一种基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法及装置，能够控制移动设备的移动位置，进一步地优化通信系统的保密容量，使安全通信持续地进行。以下进行结合附图进行详细描述。
请参见图1，图1是本发明实施例公开的一种通信系统的模型示意图。如图1所示，该通信系统包括源端设备S、移动设备R以及目标端设备D，可选的，还可以包括窃听设备E。
其中，源端设备S主要用于发送有用信号，该源端设备S可以包括但不限于基站以及用户设备。基站(例如接入点)可以是指接入网中在空中接口上通过一个或多个扇区与无线终端通信的设备。基站可用于将收到的空中帧与IP分组进行相互转换，作为无线终端与接入网的其余部分之间的路由器，其中，接入网的其余部分可包括网际协议(IP)网络。基站还可以协调对空中接口的属性管理。例如，基站可以是GSM或CDMA中的基站(BTS，BaseTransceiver Station)，也可以是WCDMA中的基站(NodeB)，还可以是LTE中的演进型基站(NodeB或eNB或e-NodeB，evolutional Node B)，本发明实施例不做限定。用户设备可以包括但不限于智能手机、笔记本电脑、个人计算机(Personal Computer，PC)、个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)、移动互联网设备(Mobile Internet Device，MID)、穿戴设备(如智能手表、智能手环、智能眼镜)等各类电子设备，其中，该用户设备的操作系统可包括但不限于Android操作系统、IOS操作系统、Symbian(塞班)操作系统、Black Berry(黑莓)操作系统、Windows Phone8操作系统等等，本发明实施例不做限定。
其中，移动设备R为具有信号转发功能且在一定高度能够移动的设备，可以包括但不限于无人机、飞机、卫星等。
其中，目标端设备D主要用于收发信号，比如发送人工噪声信号以及接收有用信号等，该目标端设备D可以包括但不限于基站以及用户设备。
其中，窃听设备E主要用于接收移动设备R发送的信号，该窃听设备E可以包括但不限于基站、用户设备、通信车等。
图1所示的通信系统适用于两跳的无线中继协作网络，在图1中，以O为原点建立三维空间坐标系，其中包含两个地面单元(一个源端设备S和一个目标端设备D)和一个移动设备R。所有的设备都只装备了单天线，源端设备S通过移动设备R的帮助与目标端设备D通信。因此，我们称S→R为第一跳通信，R→D为第二跳通信。在第一跳通信中，d1是源端设备S与移动设备R之间对应的直射路径距离，l1和l2是源端设备S与移动设备R之间相应的反射路径距离。在第二跳通信中，d2是移动设备R与目标端设备D之间对应的直射路径距离，l3和l4是移动设备R与目标端设备D之间相应的反射路径距离。在图1中，假设源端设备S和目标端设备D之间因为路径损耗或阴影效应的影响而不存在直射路径，并且移动设备R能将窃听到的信息无误地传给窃听设备E。
其中，移动设备R可以属于一个异构网络并拥有不同的安全检查，该移动设备R一旦启动就会在帮助转发信号的时候可能窃取信号。在这个场景中，尽管在信号传输的过程中需要移动设备R帮助转发信号，但是为了安全通信，还是希望源端设备S传输的信号对移动设备R来说是保密的。
需要说明的是，图1所示的通信系统的模型特别适用于源端设备S的能量受限但仍需通过移动设备R进行安全通信的场景，比如，受灾地区，源端设备S的传输能量相对较小(可能受损)，但是目标端设备D还有充足的能量反馈信息。
在图1中，移动设备R通常会处于一个比较高的高度，信号的传输主要依赖于地面的反射。而传统的蜂窝通信模型仅专注于地面层面的覆盖而没有针对关于高度的垂直信道提供足够准确的特性描述。因此，本发明中，选择基于高度和距离(height and distance-dependent)的移动中继信道模型，它是建立在两径传播模型的基础上并且考虑天线特性的移动中继的信道模型，因此能够对关于高度的垂直信道特性进行准确地描述，而不是仅关注于地面覆盖。这个移动中继信道模型可以描述为：
其中，d是两个通信设备间的距离，l1和l2分别是反射路径的距离，Δφ是信号的相位差。从公式(1)中，可以看出路径损耗L的定义是基于传输信号波长λ，高度相关的直射路径天线增益Gl(h)，高度相关的反射路径天线增益Gr(h)，高度相关的传播系数γ(h)和地面反射系数ε。传播系数γ(h)定义为：
其中，ht是发送者的高度，hr是接收者的高度和γ0是最大可能的衰减系数。高度相关的直射路径天线增益Gl(h)可以表示为：
而高度相关的反射路径天线增益Gr(h)可以表示为：
其中，ht,c是一个高度阈值和G0是不同信道模型的信道增益。
在图1所示的通信系统中，源端设备S和目标端设备D可以同时向移动设备R发送信号，其中，源端设备S发送的是有用信号，目标端设备D发送的是人工噪声信号，其中，该人工噪声信号的传输功率不变。移动设备R接收到有用信号和人工噪声信号之后，对有用信号和人工噪声信号进行放大处理，并将处理后的信号转发给目标端设备D，目标端设备D就可以从该处理后的信号中获得有用信号，进一步地，目标端设备D可以根据处理后的信号，确定通信系统在第(n+1)时隙的第一保密容量，以及确定第一保密容量相对于通信系统在第n时隙的第二保密容量的第一变化趋势，同时，确定第一窃听容量相对所述移动设备在第n时隙的第二窃听容量的第二变化趋势，并根据所述第一变化趋势以及所述第二变化趋势，向所述移动设备发送反馈信息。移动设备接收到该反馈信息之后，就可以根据所述反馈信息确定移动位置，并从所述移动设备当前所处的位置移动至所述移动位置，从而能够在引入固定传输功率的人工噪声信号的同时，控制移动设备的移动位置，进一步地优化通信系统的保密容量，使安全通信持续地进行。
请参阅图2，图2是本发明实施例公开的一种基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法的流程示意图。其中，该基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法应用于移动设备，如图2所示，该基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法可以包括以下步骤：
201、移动设备在同一时间接收所述源端设备发送的有用信号和所述目标端设备发送的人工噪声信号。
假设所述源端设备向所述移动设备发送有用信号xS。所述源端设备传输所述有用信号xS的传输功率为PS，其中，所述源端设备与所述移动设备之间传输所述有用信号xS所产生的路径损耗
所述移动设备接收到的信号为
其中，η1(n+1)表示均值为零方差为N01的复高斯噪声。
假设目标端设备向所述移动设备发送所述人工噪声信号xD，目标端设备传输所述人工噪声信号xD的传输功率为PD，其中，所述目标端设备与所述移动设备之间传输所述人工噪声信号xD所产生的路径损耗
其中，所述第(n+1)时隙为当前时隙，所述第n时隙为所述当前时隙的上一个时隙，所述n为正整数。
202、移动设备将所述有用信号和所述人工噪声信号进行处理，获得处理信号，并将所述处理信号发送给所述目标端设备。
由于所述移动设备R采用的是放大转发的方式，因此所述移动设备会将接收到的信号yR(n+1)乘以一个放大因子W(n+1)，然后转发给目标端设备D。
目标端设备D接收到的处理信号为：
其中，
表示所述移动设备R与所述目标端设备之间传输所述处理信号yD(n+1)所产生的路径损耗，η2(n+1)表示均值为零方差为N02的复高斯噪声。
203、移动设备接收所述目标端设备针对所述处理信号返回的反馈信息。
其中，所述目标端设备接收到所述处理信号之后，会分离出有用信号和人工噪声信号，并确定所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量，并进一步确定二者是否同时提升，并向移动设备发送反馈信息，其中，所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升。所述反馈信息包括正反馈信息或负反馈信息，如果所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量同时提升，目标设备可以向移动设备发送1bit的正反馈信息，如果所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量未同时提升，目标设备可以向移动设备发送1bit的负反馈信息。
204、移动设备根据所述反馈信息确定移动位置，并从所述移动设备当前所处的位置移动至所述移动位置。
具体的，所述移动设备根据所述反馈信息确定移动位置包括：
若所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量同时提升，将当前的移动步长增大至第一移动步长；根据所述移动设备当前所处的位置以及所述第一移动步长，确定移动位置；
若所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量未同时提升，将当前的移动步长减小至第二移动步长；根据所述移动设备当前所处的位置以及所述第二移动步长，确定移动位置。
其中，在所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量同时提升的情况下，需要进一步判断累积正反馈计数器是否超过累积正反馈计数器阈值，若是，则执行所述的将当前的移动步长增大至第一移动步长；同样，在所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量未同时提升的情况下，需要进一步判断累积负反馈计数器是否超过累积负反馈计数器阈值，若是，则执行所述的将当前的移动步长减小至第二移动步长。其中，为了避免移动步长正大过快，还需要正反馈计数器阈值调整因子去调整累积正反馈计数器阈值。
举例说明具体如下：
首先可以进行相关参数的初始化，假设R(x(0),y(0))作为移动设备R的初始位置，设置调整因子ξ(0)＝0，初始时，最佳的保密容量CS,best(0)＝0和最佳的窃听容量CR,best(0)＝0。
具体的，相应的算法如下：
其中，CN为连续负反馈计数器，CP为累积正反馈计数器，CT1为反馈计数器阈值，CT2为负反馈计数器阈值，ΔT为正反馈计数器阈值调整因子,δ0(n+1)为移动步长，RI为步长增大因子,RD为步长减小因子。
移动设备根据所述反馈信息确定该移动设备的下一个移动位置为R(x(n+2),y(n+2))＝Rbest(x(n+1),y(n+1))+ξ(n+1)+δ(n+1)，进一步地，移动设备可以移动至R(x(n+2),y(n+2))所处的位置。
在图2所描述的方法，移动设备在同一时间接收所述源端设备发送的有用信号和所述目标端设备发送的人工噪声信号，将所述有用信号和所述人工噪声信号进行处理，获得处理信号，并将所述处理信号发送给所述目标端设备；进一步地，移动设备可以接收所述目标端设备针对所述处理信号返回的反馈信息，所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升；更进一步地，移动设备可以根据所述反馈信息确定移动位置，并从所述移动设备当前所处的位置移动至所述移动位置。可见，实施本发明实施例，移动设备可以根据目标端设备返回的反馈信息来控制移动设备的移动位置，进一步地优化通信系统的保密容量，使安全通信持续地进行。
请参阅图3，图3是本发明实施例公开的另一种基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法的流程示意图。其中，该基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法应用于目标端设备，如图3所示，该基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法可以包括以下步骤：
301、目标端设备向所述移动设备发送人工噪声信号。
本发明实施例中，假设目标端设备向所述移动设备发送所述人工噪声信号xD，目标端设备传输所述人工噪声信号xD的传输功率为PD，其中，所述目标端设备与所述移动设备之间传输所述人工噪声信号xD所产生的路径损耗如上述公式(7)所示，其中，所述目标端设备传输所述人工噪声信号的传输功率为固定值。
302、目标端设备接收所述移动设备返回的处理信号。
其中，所述处理信号如上述公式(8)所示。所述处理信号为所述移动设备将所述人工噪声信号与在同一时间从源端设备接收到的有用信号进行处理后的信号。
303、目标端设备根据所述处理信号，确定所述通信系统在第(n+1)时隙的第一保密容量，以及确定所述第一保密容量相对于所述通信系统在第n时隙的第二保密容量的第一变化趋势。
其中，所述第二保密容量为所述通信系统在第n时隙最佳的保密容量，所述第(n+1)时隙为当前时隙，所述第n时隙为所述当前时隙的上一个时隙，所述n为正整数。
本发明实施例中，由于目标端设备D已知自身所发的人工噪声信号xD，因此，目标端设备D可以去掉对自身的干扰xD，获得所述有用信号为：
本发明实施例中，目标端设备可以计算接收到的有用信号与人工噪声信号之间的信干噪比(SINR，Signal to Interference plus Noise Ratio)为
放大因子W(n+1)可以被定义为：
目标端设备可以确定通信容量
其中，所述通信容量可以表示源端设备S与目标端设备D之间的互信息量。
移动设备接收到的有用信号与人工噪声信号之间的SINR可以表示为
移动设备可以确定窃听容量
其中，窃听容量可以表示为源端设备S和移动设备R之间的互信息量。
目标端设备确定所述通信系统在第(n+1)时隙的第一保密容量Cs(n+1)＝[CD(n+1)-CR(n+1)]+ (15)，其中，
其中，所述第二保密容量为所述通信系统在第n时隙最佳的保密容量。目标端设备确定所述通信系统在第(n+1)时隙的第一保密容量之后，就可以将该第一保密容量与所述通信系统在第n时隙的第二保密容量进行比较，以确定所述通信系统在第(n+1)时隙的第一保密容量相对于所述通信系统在第n时隙的第二保密容量的第一变化趋势。其中，该第一变化趋势可以包括所述通信系统的保密容量上升或所述通信系统的保密容量不变或所述通信系统的保密容量下降。
304、目标端设备获取所述移动设备在第(n+1)时隙的第一窃听容量，以及确定所述第一窃听容量相对于所述移动设备在第n时隙的第二窃听容量的第二变化趋势。
其中，所述第二窃听容量为所述移动设备在第n时隙最佳的窃听容量；目标端设备可以从移动设备中获取所述移动设备在第(n+1)时隙的第一窃听容量，或者，目标端设备可以通过γD(n)和LR,D(n)计算出所述移动设备在第(n+1)时隙的第一窃听容量。
目标端设备确定所述通信系统在第(n+1)时隙的第一窃听容量之后，就可以将该第一窃听容量与所述通信系统在第n时隙的第二窃听容量进行比较，以确定所述通信系统在第(n+1)时隙的第一窃听容量相对于所述通信系统在第n时隙的第二窃听容量的第二变化趋势。其中，该第二变化趋势可以包括所述通信系统的窃听容量上升或所述通信系统的窃听容量不变或所述通信系统的窃听容量下降。
305、目标端设备根据所述第一变化趋势以及所述第二变化趋势，向所述移动设备发送反馈信息。
其中，所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升。所述反馈信息包括正反馈信息或负反馈信息，如果所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量同时提升，目标设备可以向移动设备发送1bit的正反馈信息，如果所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量未同时提升，目标设备可以向移动设备发送1bit的负反馈信息。
306、目标端设备比较所述第一保密容量与所述第二保密容量的大小，将所述第一保密容量与所述第二保密容量中数值较大的保密容量确定为所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的保密容量。
本发明实施例中，存储在目标端设备的内存中的保密容量以及窃听容量都是最佳的，即所述第二保密容量为所述通信系统在第n时隙最佳的保密容量；所述第二窃听容量为所述移动设备在第n时隙最佳的窃听容量。
目标端设备需要实时更新内存中最佳的保密容量和最佳的窃听容量，最佳的保密容量的更新规则为：
CS,best(n+1)＝max(CS,best(n),CS(n+1))
最佳的窃听容量更新的规则为：
CR,best(n+1)＝max(CR,best(n),CR(n+1))
根据上述最佳的保密容量的更新规则，目标端设备需要比较所述第一保密容量与所述第二保密容量的大小，将所述第一保密容量与所述第二保密容量中数值较大的保密容量确定为所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的保密容量。
307、目标端设备比较所述第一窃听容量与所述第二窃听容量的大小，将所述第一窃听容量与所述第二窃听容量中数值较大的窃听容量确定为所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的窃听容量。
根据上述最佳的窃听容量的更新规则，目标端设备需要比较所述第一窃听容量与所述第二窃听容量的大小，将所述第一窃听容量与所述第二窃听容量中数值较大的窃听容量确定为所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的窃听容量。
308、目标端设备保存所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的保密容量以及所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的窃听容量。
其中，实施图3所描述的方法，目标端设备能够向移动设备发送人工噪声信号，通过人工噪声信号来迷惑移动设备，并根据通信系统在第(n+1)时隙的第一保密容量相对于所述通信系统在第n时隙的第二保密容量的第一变化趋势以及移动设备在第(n+1)时隙的第一窃听容量相对于所述移动设备在第n时隙的第二窃听容量的第二变化趋势，向所述移动设备发送反馈信息，以便移动设备根据该反馈信息控制移动设备的移动位置，从而能够进一步地优化通信系统的保密容量，使安全通信持续地进行。
请参阅图4，图4是本发明实施例公开的另一种基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法的流程示意图。其中，该基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法是从源端设备、移动设备以及目标端设备三侧来描述的，图4中的部分或全部步骤可以参照图2或图3中的描述，在此不再赘述。如图4所示，该基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法可以包括以下步骤：
401、源端设备向移动设备发送有用信号。
402、目标端设备向移动设备发送人工噪声信号。
其中，步骤401与步骤402同时发生。
403、移动设备将所述有用信号和所述人工噪声信号进行处理，获得处理信号。
404、移动设备将处理信号发送给所述目标端设备。
405、目标端设备从所述处理信号中获得所述有用信号。
406、目标端设备根据所述处理信号，确定所述通信系统在第(n+1)时隙的第一保密容量，以及确定所述第一保密容量相对于所述通信系统在第n时隙的第二保密容量的第一变化趋势。
407、目标端设备获取所述移动设备在第(n+1)时隙的第一窃听容量，以及确定所述第一窃听容量相对于所述移动设备在第n时隙的第二窃听容量的第二变化趋势。
408、目标端设备根据所述第一变化趋势以及所述第二变化趋势向所述移动设备发送反馈信息。
所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升。
409、移动设备根据所述反馈信息确定移动位置，并从所述移动设备当前所处的位置移动至所述移动位置。
请一并参见图5，图5是本发明实施例公开的一种通信容量、保密容量以及窃听容量的收敛图。其中，源端设备S位置坐标设在(-1000m，1000m，10m)，目标端设备D的位置坐标设在(1000m，-1000m，10m)，载波频率f设置为2020MHz，移动设备R的高度设为h＝100m。人工噪声信号的传输功率设置为0.5W，N01＝N02＝-80dBm，地面反射系数ε＝0.5和衰落因子γ0＝3.5，步长增大因子RI＝1.2，步长减小因子RD＝0.7，正反馈计数器阈值CT1＝2，负反馈计数器阈值CT2＝5，正反馈计数器阈值调整因子ΔT＝1，R起始位置为(-1500m，-1000m，100m)，初始步长δ0(0)＝80m。CD表示通信容量，CS表示保密容量，CR表示窃听容量。其中，人工噪声信号的传输功率PD固定不变，在图5中，通信系统在提高保密容量CS的同时，并没有牺牲窃听容量CR，从而让移动设备R充分信任通信系统，使安全通信持续地进行。
410、目标端设备比较所述第一保密容量与所述第二保密容量的大小，将所述第一保密容量与所述第二保密容量中数值较大的保密容量确定为所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的保密容量。
411、目标端设备比较所述第一窃听容量与所述第二窃听容量的大小，将所述第一窃听容量与所述第二窃听容量中数值较大的窃听容量确定为所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的窃听容量。
412、目标端设备保存所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的保密容量以及所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的窃听容量。
其中，实施图4所描述的方法，目标端设备向移动设备发送具有固定传输功率的人工噪声信号，在接收到移动设备返回的处理信号之后，向移动设备发送反馈信息，以便移动设备根据该反馈信息控制移动设备的移动位置，从而能够进一步地优化通信系统的保密容量，使安全通信持续地进行。
请参阅图6，图6是本发明实施例公开的一种移动设备的位置控制装置的结构示意图。其中，图6所描述的移动设备的位置控制装置可以用于执行图2或图4所描述的基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法中的部分或全部步骤，具体请参见图2或图4中的相关描述，在此不再赘述。其中，该移动设备的位置控制装置运行于通信系统包括的移动设备。如图6所示，该移动设备的位置控制装置可以包括：
接收单元601，用于在同一时间接收所述源端设备发送的有用信号和所述目标端设备发送的人工噪声信号；
处理发送单元602，用于将所述有用信号和所述人工噪声信号进行处理，获得处理信号，并将所述处理信号发送给所述目标端设备；
所述接收单元601，还用于接收所述目标端设备针对所述处理信号返回的反馈信息，所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升；
确定单元603，用于根据所述反馈信息确定移动位置；
移动单元604，用于从所述移动设备当前所处的位置移动至所述移动位置。
其中，所述确定单元603确定单元根据所述反馈信息确定移动位置的方式具体为：
若所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量同时提升，将当前的移动步长增大至第一移动步长；根据所述移动设备当前所处的位置以及所述第一移动步长，确定移动位置；
若所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量未同时提升，将当前的移动步长减小至第二移动步长；根据所述移动设备当前所处的位置以及所述第二移动步长，确定移动位置。
其中，实施图6所描述的移动设备的位置控制装置，移动设备在同一时间接收所述源端设备发送的有用信号和所述目标端设备发送的人工噪声信号，将所述有用信号和所述人工噪声信号进行处理，获得处理信号，并将所述处理信号发送给所述目标端设备；进一步地，移动设备可以接收所述目标端设备针对所述处理信号返回的反馈信息，所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升；更进一步地，移动设备可以根据所述反馈信息确定移动位置，并从所述移动设备当前所处的位置移动至所述移动位置。可见，实施本发明实施例，移动设备可以根据目标端设备返回的反馈信息来控制移动设备的移动位置，进一步地优化通信系统的保密容量，使安全通信持续地进行。
请参阅图7，图7是本发明实施例公开的另一种移动设备的位置控制装置的结构示意图。其中，图7所描述的移动设备的位置控制装置可以用于执行图3或图4所描述的基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法中的部分或全部步骤，具体请参见图3或图4中的相关描述，在此不再赘述。其中，该移动设备的位置控制装置运行于通信系统包括的目标端设备。图7所示的移动设备的位置控制装置可以包括：
发送单元701，用于向所述移动设备发送人工噪声信号；
其中，所述目标端设备传输所述人工噪声信号的传输功率为固定值。
接收单元702，用于接收所述移动设备返回的处理信号，所述处理信号为所述移动设备将所述人工噪声信号与在同一时间从源端设备接收到的有用信号进行处理后的信号；
确定单元703，用于根据所述处理信号，确定所述通信系统在第(n+1)时隙的第一保密容量，以及确定所述第一保密容量相对于所述通信系统在第n时隙的第二保密容量的第一变化趋势，其中，所述第二保密容量为所述通信系统在第n时隙最佳的保密容量，所述第(n+1)时隙为当前时隙，所述第n时隙为所述当前时隙的上一个时隙，所述n为正整数；
获取单元704，用于获取所述移动设备在第(n+1)时隙的第一窃听容量；
所述确定单元703，还用于确定所述第一窃听容量相对于所述移动设备在第n时隙的第二窃听容量的第二变化趋势，其中，所述第二窃听容量为所述移动设备在第n时隙最佳的窃听容量；
所述发送单元701，还用于根据所述第一变化趋势以及所述第二变化趋势，向所述移动设备发送反馈信息，所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升。
其中，实施图7所描述的移动设备的位置控制装置，目标端设备能够向移动设备发送人工噪声信号，通过人工噪声信号来迷惑移动设备，并根据通信系统在第(n+1)时隙的第一保密容量相对于所述通信系统在第n时隙的第二保密容量的第一变化趋势以及移动设备在第(n+1)时隙的第一窃听容量相对于所述移动设备在第n时隙的第二窃听容量的第二变化趋势，向所述移动设备发送反馈信息，以便移动设备根据该反馈信息控制移动设备的移动位置，从而能够进一步地优化通信系统的保密容量，使安全通信持续地进行。
请参阅图8，图8是本发明实施例公开的另一种移动设备的位置控制装置的结构示意图。其中，图8所描述的移动设备的位置控制装置可以用于执行图3或图4所描述的基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法中的部分或全部步骤，具体请参见图3或图4中的相关描述，在此不再赘述。其中，该移动设备的位置控制装置运行于通信系统包括的目标端设备。其中，图8所示的移动设备的位置控制装置是由图7所示的移动设备的位置控制装置进行优化得到的。与图7所示的移动设备的位置控制装置相比，图8所示的移动设备的位置控制装置还可以包括：
比较确定单元705，用于比较所述第一保密容量与所述第二保密容量的大小，将所述第一保密容量与所述第二保密容量中数值较大的保密容量确定为所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的保密容量；
所述比较确定单元705，还用于比较所述第一窃听容量与所述第二窃听容量的大小，将所述第一窃听容量与所述第二窃听容量中数值较大的窃听容量确定为所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的窃听容量；
保存单元706，用于保存所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的保密容量以及所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的窃听容量。
实施图8所示的移动设备的位置控制装置，能够实时更新并保存通信系统的保密容量以及移动设备的窃听容量。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储器中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储器包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储器中，存储器可以包括：闪存盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁盘或光盘等。
以上对本发明实施例公开的一种基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法及装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法，应用于通信系统包括的移动设备，所述通信系统还包括源端设备和目标端设备，其特征在于，所述方法包括：
在同一时间接收所述源端设备发送的有用信号和所述目标端设备发送的人工噪声信号；
将所述有用信号和所述人工噪声信号进行处理，获得处理信号，并将所述处理信号发送给所述目标端设备；
接收所述目标端设备针对所述处理信号返回的反馈信息，所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升；
根据所述反馈信息确定移动位置，并从所述移动设备当前所处的位置移动至所述移动位置。
2.根据权利要求1所述的基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法，其特征在于，所述根据所述反馈信息确定移动位置包括：
若所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量同时提升，将当前的移动步长增大至第一移动步长；根据所述移动设备当前所处的位置以及所述第一移动步长，确定移动位置；
若所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量未同时提升，将当前的移动步长减小至第二移动步长；根据所述移动设备当前所处的位置以及所述第二移动步长，确定移动位置。
3.一种基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法，应用于通信系统包括的目标端设备，所述通信系统还包括所述移动设备和源端设备，其特征在于，所述方法包括：向所述移动设备发送人工噪声信号；
接收所述移动设备返回的处理信号，所述处理信号为所述移动设备将所述人工噪声信号与在同一时间从源端设备接收到的有用信号进行处理后的信号；
根据所述处理信号，确定所述通信系统在第(n+1)时隙的第一保密容量，以及确定所述第一保密容量相对于所述通信系统在第n时隙的第二保密容量的第一变化趋势，其中，所述第二保密容量为所述通信系统在第n时隙最佳的保密容量，所述第(n+1)时隙为当前时隙，所述第n时隙为所述当前时隙的上一个时隙，所述n为正整数；
获取所述移动设备在第(n+1)时隙的第一窃听容量，以及确定所述第一窃听容量相对于所述移动设备在第n时隙的第二窃听容量的第二变化趋势，其中，所述第二窃听容量为所述移动设备在第n时隙最佳的窃听容量；
根据所述第一变化趋势以及所述第二变化趋势，向所述移动设备发送反馈信息，所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升。
4.根据权利要求3所述的基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
比较所述第一保密容量与所述第二保密容量的大小，将所述第一保密容量与所述第二保密容量中数值较大的保密容量确定为所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的保密容量；以及
比较所述第一窃听容量与所述第二窃听容量的大小，将所述第一窃听容量与所述第二窃听容量中数值较大的窃听容量确定为所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的窃听容量；
保存所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的保密容量以及所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的窃听容量。
5.根据权利要求3或4所述的基于单比特反馈的移动设备的位置控制方法，其特征在于，所述目标端设备传输所述人工噪声信号的传输功率为固定值。
6.一种移动设备的位置控制装置，运行于通信系统包括的移动设备，所述通信系统还包括源端设备和目标端设备，其特征在于，包括：
接收单元，用于在同一时间接收所述源端设备发送的有用信号和所述目标端设备发送的人工噪声信号；
处理发送单元，用于将所述有用信号和所述人工噪声信号进行处理，获得处理信号，并将所述处理信号发送给所述目标端设备；
所述接收单元，还用于接收所述目标端设备针对所述处理信号返回的反馈信息，所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升；
确定单元，用于根据所述反馈信息确定移动位置；
移动单元，用于从所述移动设备当前所处的位置移动至所述移动位置。
7.根据权利要求6所述的移动设备的位置控制装置，其特征在于，所述确定单元根据所述反馈信息确定移动位置的方式具体为：
若所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量同时提升，将当前的移动步长增大至第一移动步长；根据所述移动设备当前所处的位置以及所述第一移动步长，确定移动位置；
若所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量未同时提升，将当前的移动步长减小至第二移动步长；根据所述移动设备当前所处的位置以及所述第二移动步长，确定移动位置。
8.一种移动设备的位置控制装置，运行于通信系统包括的目标端设备，所述通信系统还包括移动设备和源端设备，其特征在于，包括：
发送单元，用于向所述移动设备发送人工噪声信号；
接收单元，用于接收所述移动设备返回的处理信号，所述处理信号为所述移动设备将所述人工噪声信号与在同一时间从源端设备接收到的有用信号进行处理后的信号；
确定单元，用于根据所述处理信号，确定所述通信系统在第(n+1)时隙的第一保密容量，以及确定所述第一保密容量相对于所述通信系统在第n时隙的第二保密容量的第一变化趋势，其中，所述第二保密容量为所述通信系统在第n时隙最佳的保密容量，所述第(n+1)时隙为当前时隙，所述第n时隙为所述当前时隙的上一个时隙，所述n为正整数；
获取单元，用于获取所述移动设备在第(n+1)时隙的第一窃听容量；
所述确定单元，还用于确定所述第一窃听容量相对于所述移动设备在第n时隙的第二窃听容量的第二变化趋势，其中，所述第二窃听容量为所述移动设备在第n时隙最佳的窃听容量；
所述发送单元，还用于根据所述第一变化趋势以及所述第二变化趋势，向所述移动设备发送反馈信息，所述反馈信息用于表示所述通信系统的保密容量与所述移动设备的窃听容量是否同时提升。
9.根据权利要求8所述的移动设备的位置控制装置，其特征在于，所述移动设备的位置控制装置还包括：
比较确定单元，用于比较所述第一保密容量与所述第二保密容量的大小，将所述第一保密容量与所述第二保密容量中数值较大的保密容量确定为所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的保密容量；
所述比较确定单元，还用于比较所述第一窃听容量与所述第二窃听容量的大小，将所述第一窃听容量与所述第二窃听容量中数值较大的窃听容量确定为所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的窃听容量；
保存单元，用于保存所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的保密容量以及所述通信系统在第(n+1)时隙最佳的窃听容量。
10.根据权利要求8或9所述的移动设备的位置控制装置，其特征在于，所述目标端设备传输所述人工噪声信号的传输功率为固定值。
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