CN110677850B - 一种基于间歇性协同干扰的车联网防窃听方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于间歇性协同干扰的车联网防窃听方法，首先在有效阻止不法用户Ve窃听信息的前提下，以最小化协同干扰用户Vj能量消耗为目标建立优化问题；然后基于WAVE协议，分析车联网独特的通信特性，获得车联网物理层数据包的时间结构和物理层数据包持续时间长度，并求解车联网中最短的物理层数据包的持续时间；接着对协同干扰用户Vj的任意可用功率范围求解最优的协同干扰方案；最后协同干扰用户Vj在合法用户数据传输期间根据求得的最优协同干扰方案依次周期循环，直至合法用户传输结束。本发明能够使得协同干扰用户以最小的能量消耗阻止不法用户窃听车联网通信信息。

Description

一种基于间歇性协同干扰的车联网防窃听方法
技术领域
本发明涉及通信安全领域，尤其涉及一种基于间歇性协同干扰的车联网防窃听方法。
背景技术
基于车辆环境无线接入(Wireless Access in Vehicular Environments,WAVE)的车联网能有效提高交通安全性，改善驾驶体验，国内外广泛认可其发展前景。车辆信息、道路信息、娱乐信息通过车辆间无线通信以及车辆与路边设备间无线通信在车联网中进行传递，为车联网各项功能的实现奠定基础。然而，无线通信具有广播特性，使得车联网中的各项信息极易被不法用户窃听。根据WAVE协议的规定，车联网中传递的信息需包含车辆身份、尺寸、位置、速度、方向等隐私信息，这些信息一旦被不法用户窃取将泄露车主身份、驾驶轨迹、停车位置等。不法用户可能据此攻击车辆、盗窃车辆，严重威胁车主的人身、财产安全，亟需设计可靠的防窃听方法，解决车联网中的这一威胁。协同干扰是目前广泛采用的一种防窃听技术，文献[1]、[2]、[3]、[4]、[5]分别将协同干扰技术用于认知无线电网络、MIMO网络、无人机网络、能量感知网络、以及5G网络以阻止不法用户窃听信息。文献针对协同干扰用户的选择、波束成形方法的设计、无人机飞行路线的优化、协同干扰用户发射功率分配、以及保密容量分析等方面进行了深入研究。
[1]Q.Gao,Y.Huo,L.Ma,X.Xing,X.Cheng,T.Jing,and H.Liu,“Joint design ofjammer selection and beamforming for securing mimo cooperative cognitiveradio networks,”IET Communications,vol.11,no.8,pp.1264–1274,2017.
[2]P.Siyari,M.Krunz,and D.N.Nguyen,“Distributed power control insingle-stream mimo wiretap interference networks with full-duplex jammingreceivers,”IEEE Transactions on Signal Processing,vol.67,no.3,pp.594–608,Feb2019.
[3]Y.Li,R.Zhang,J.Zhang,S.Gao,and L.Yang,“Cooperative jamming forsecure uav communications with partial eavesdropper information,”IEEE Access,vol.7,pp.94593–94603,2019.
[4]Z.Mobini,M.Mohammadi,and C.Tellambura,“Wireless-powered full-duplex relay and friendly jamming for secure cooperative communications,”IEEETransactions on Information Forensics and Security,vol.14,no.3,pp.621–634,March 2019.
[5]Y.Huo,X.Fan,L.Ma,X.Cheng,Z.Tian,and D.Chen,“Securecommunicationsin tiered 5g wireless networks with cooperative jamming,”IEEETransactions on Wireless Communications,vol.18,no.6,pp.3265–3280,June 2019.
[6]Y.Allouche,E.Arkin,Y.Cassuto,A.Efrat,G.Grebla,J.Mitchell,S.Sankararaman,and M.Segal,“Secure communication through jammers jointlyoptimized in geography and time,”Pervasive and Mobile Computing,vol.41,pp.83–105,102017.
文献[1]-[5]的研究均基于连续性协同干扰技术，要求协同干扰用户在合法用户整个通信过程中持续不断地发射干扰信号，需要协同干扰用户消耗大量能量以阻止不法用户窃听。文献[6]提出了一种概率性协同干扰技术，当合法用户发送每一比特信息时，协同干扰用户以概率p发射干扰信号。该方法可以降低协同干扰用户的能量消耗，但是该方法只适用于静态场景，且必须存在一个缓冲区域将合法用户和不法用户分隔开。综上，已有背景技术均无法应用于车联网，在降低协同干扰用户能量消耗方面的性能有待提升，须考虑车联网独特的通信特性，设计适用于车联网的、能量消耗低的防窃听方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种基于间歇性协同干扰的车联网防窃听方法，使得协同干扰用户能够以最小的能量消耗阻止不法用户窃听车联网通信信息。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方法：
一种基于间歇性协同干扰的车联网防窃听方法，包含以下步骤：
步骤1)，在有效阻止不法用户Ve窃听信息的前提下，以最小化协同干扰用户Vj能量消耗为目标建立优化问题：
Figure GDA0002498083830000021
Figure GDA0002498083830000022
Figure GDA0002498083830000023
Figure GDA0002498083830000027
式(1)为优化目标，式(2)、式(3)、式(4)均为约束条件；式中，JD为一个干扰时隙的时间长度；JI为一个干扰间隔的时间长度；Vj在JD以功率Pj发射干扰信号、在JI停止发射干扰信号；JD+JI构成一个干扰周期在合法用户数据传输期间重复出现；
Figure GDA0002498083830000024
为不法用户Ve的纠错能力；
Figure GDA0002498083830000025
为Ve在JD期间的误比特率；
Figure GDA0002498083830000026
为Ve在JI期间的误比特率；
Figure GDA0002498083830000031
为车联网中最短的物理层数据包的持续时间；
步骤2)，基于WAVE协议，分析车联网独特的通信特性，获得车联网物理层数据包的时间结构和物理层数据包持续时间长度，求式(4)中的
Figure GDA0002498083830000032
步骤3)，对协同用户Vj的任意可用功率范围
Figure GDA0002498083830000033
求解最优的
Figure GDA0002498083830000034
使得Vj的能量消耗最小；其中，
Figure GDA0002498083830000035
为最优的Pj、JI、JD；
步骤4)，用户Vj根据步骤3)求解的结果，在合法用户数据传输期间，以功率
Figure GDA0002498083830000036
在时间长度
Figure GDA0002498083830000037
内发送干扰信号，在时间长度
Figure GDA0002498083830000038
内停止发送干扰信号，依次周期循环，直至合法用户传输结束。
作为本发明一种基于间歇性协同干扰的车联网防窃听方法进一步的优化方案，所述步骤1)中，
Figure GDA0002498083830000039
和
Figure GDA00024980838300000310
计算公式与合法发送者采用的调制方式相关，令Q函数
Figure GDA00024980838300000311
Eb为Ve接收到每比特信息的能量，N0为噪声功率谱密度，
Figure GDA00024980838300000312
为Ve接收到的干扰信号的功率谱密度，|hje|2为Vj和Ve之间的信道增益，B为信道带宽，则：
当合法发送者采用的调制方式为BPSK时，
Figure GDA00024980838300000313
当合法发送者采用的调制方式为QPSK时，
Figure GDA00024980838300000314
当合法发送者采用的调制方式为16-QAM时，
Figure GDA00024980838300000315
当合法发送者采用的调制方式为64-QAM时，
Figure GDA00024980838300000316
作为本发明一种基于间歇性协同干扰的车联网防窃听方法进一步的优化方案，所述步骤2)中，
Figure GDA00024980838300000317
与合法用户所采用的调制方式和编码率有关：
当合法发送者采用的调制方式为BPSK且编码率为1/2时，
Figure GDA00024980838300000318
当合法发送者采用的调制方式为BPSK且编码率为3/4时，
Figure GDA00024980838300000319
当合法发送者采用的调制方式为QPSK且编码率为1/2时，
Figure GDA00024980838300000320
当合法发送者采用的调制方式为QPSK且编码率为3/4时，
Figure GDA00024980838300000321
当合法发送者采用的调制方式为16-QAM且编码率为1/2时，
Figure GDA00024980838300000322
当合法发送者采用的调制方式为16-QAM且编码率为3/4时，
Figure GDA00024980838300000323
当合法发送者采用的调制方式为64-QAM且编码率为1/2时，
Figure GDA00024980838300000324
当合法发送者采用的调制方式为64-QAM且编码率为3/4时，
Figure GDA00024980838300000325
作为本发明一种基于间歇性协同干扰的车联网防窃听方法进一步的优化方案，所述步骤3)中，当合法发送者采用的调制方式为BPSK时，
Figure GDA0002498083830000041
的计算公式如下：
Figure GDA0002498083830000042
Figure GDA0002498083830000043
Figure GDA0002498083830000044
Figure GDA0002498083830000045
本发明采用以上技术方法与现有技术相比，具有以下技术效果：
1.本发明提出的车联网防窃听方法可以从物理层解决窃听威胁，与基于高层加密的防窃听方法相比，本方法无需进行复杂的加解密运算，计算复杂度较低；
2.一个数据包部分信息的丢失足以导致整个数据包无法被窃听，基于这一事实，本方法提出间歇性协同干扰方法，协同干扰用户无需在数据包传输的整个过程中发送干扰信号，只需在一定时间段内间歇性的发送干扰信号。本方法可以有效降低协同干扰用户的能量消耗，更加绿色环保；
3.本方法充分考虑到车联网独特的通信特性，基于对车联网通信协议的分析获得车联网物理层数据包的时间长度信息，据此设计间歇性协同干扰方法，确保方法的实用性；
4.在不同网络场景下，针对合法发送者采用的不同调制方式和编码率，本发明可相应地制定不同的协同干扰方法以确保防窃听性能，具有很好的普适性。
附图说明
图1是间歇性协同干扰方法示意图；
图2(a)、图2(b)分别是BPSK调制编码率为1/2、编码率为3/4时不同物理层数据包时间长度下不法用户的误包率；
图3(a)、图3(b)分别是BPSK调制编码率为1/2、编码率为3/4时不同物理层数据包时间长度下协同干扰用户的能量消耗。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方法做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
本发明公开了一种基于间歇性协同干扰的车联网防窃听方法，包含以下步骤：
步骤1)，协同干扰用户Vj建立优化问题
在有效阻止不法用户Ve窃听信息的前提下，以最小化Vj能量消耗为目标建立优化问题：
Figure GDA0002498083830000051
Figure GDA0002498083830000052
Figure GDA0002498083830000053
Figure GDA0002498083830000054
优化目标(1)中JD为一个干扰时隙的时间长度，JI为一个干扰间隔的时间长度，Vj在JD以功率Pj发射干扰信号，在JI停止发射干扰信号，JD+JI构成一个干扰周期在合法用户数据传输期间重复出现，如图1所示。因此，优化目标(1)的含义为选择最优的
Figure GDA0002498083830000055
使得Vj的能量消耗最小。其中，
Figure GDA0002498083830000056
为最优的Pj、JI、JD。
约束条件(2)的含义为Vj须确保Ve无法窃听信息。式中
Figure GDA0002498083830000057
为不法用户Ve的纠错能力，当Ve接收到信息的误比特率Pe超过其纠错能力，Ve将无法正确解码并窃听信息。Pe表达式为
Figure GDA0002498083830000058
Figure GDA0002498083830000059
为Ve在JD期间的误比特率，
Figure GDA00024980838300000510
为Ve在JI期间的误比特率。误比特率的计算与合法发送者采用的调制方式有关，车联网中发送者可以采用的四种调制方式及其
Figure GDA00024980838300000511
和
Figure GDA00024980838300000512
计算公式如表1所示。公式中，
Figure GDA00024980838300000513
为Q函数，Eb为Ve接收到每比特信息的能量，N0为噪声功率谱密度，
Figure GDA00024980838300000514
为Ve接收到的干扰信号的功率谱密度，其中|hje|2为Vj和Ve之间的信道增益，B为信道带宽。
表1
Figure GDA0002498083830000061
与
Figure GDA0002498083830000062
计算公式
Figure GDA0002498083830000063
约束条件(3)包含两层意义。第一，本发明提供的方法适用于Ve在JI期间的误比特率
Figure GDA0002498083830000064
低于其纠错能力
Figure GDA0002498083830000065
的场景，否则不需要进行协同干扰，不法用户也无法窃听信息。第二，Vj选择JD、JI、Pj时须确保Ve在JD期间的误比特率
Figure GDA0002498083830000066
高于其纠错能力
Figure GDA0002498083830000067
否则无法阻止不法用户窃听信息。
约束条件(4)中
Figure GDA0002498083830000068
为车联网中最短的物理层数据包的持续时间。该约束条件的含义是为了保证任意一个物理层数据包的传输都得到协同干扰用户的保护，协同干扰周期必须小于最短物理层数据包的持续时间。
步骤2)，基于WAVE协议，分析车联网独特的通信特性，获得车联网物理层数据包的时间结构和物理层数据包持续时间长度，求解约束条件(4)中的
Figure GDA0002498083830000069
与合法用户所采用的调制方式和编码率有关，其结果如表2所示：
表2不同调制方式及编码率下的
Figure GDA00024980838300000610
Figure GDA00024980838300000611
步骤3)，对Vj的任意可用功率范围
Figure GDA00024980838300000612
求解选择最优的
Figure GDA00024980838300000613
使得Vj的能量消耗最小。如，针对BPSK调制方式，可根据公式(5)-(8)求解最优
Figure GDA00024980838300000614
及
Figure GDA00024980838300000615
其他调制方式的最优结果亦可求得。
Figure GDA0002498083830000071
Figure GDA0002498083830000072
Figure GDA0002498083830000073
Figure GDA0002498083830000074
步骤4)，Vj根据步骤3)求解的结果，在合法用户数据传输期间，以功率
Figure GDA0002498083830000075
在时间长度
Figure GDA0002498083830000076
内发送干扰信号，在时间长度
Figure GDA0002498083830000077
内停止发送干扰信号，依次周期循环，直至合法用户传输结束。
实例1不同网络场景下的最优间歇性协同干扰方法研究
描述网络场景的参数主要包括噪声功率谱密度N0，Vj和Ve之间的信道增益|hje|2，信道带宽B，Ve接收到每比特信息的能量Eb，Ve的接收信噪比
Figure GDA0002498083830000078
以及不法用户Ve的纠错能力
Figure GDA0002498083830000079
其中，|hje|2主要由环境因素决定，B由IEEE 1609标准规定为10MHz。在本实例中，合法发送者采用BPSK调制方式，编码效率为1/2，|hje|2设定为经典值|hje|2＝0.685，根据IEEE802.11标准规定，Vj的最大发射功率为760mW。在上述设定值下，研究不同
Figure GDA00024980838300000710
Eb、
Figure GDA00024980838300000711
取值下的最优间歇性协同干扰方法，结果如表3所示。
表3不同网络场景下的最优间歇性协同干扰方法
Figure GDA0002498083830000081
根据本实例的观察发现：
(1)不法用户Ve的纠错能力
Figure GDA0002498083830000082
主要影响间歇性协同干扰方法的干扰时隙长度
Figure GDA0002498083830000083
和干扰间隔长度
Figure GDA0002498083830000084
随着
Figure GDA0002498083830000085
的增加，本发明提供的间歇性协同干扰方法会设置更长的干扰时隙
Figure GDA0002498083830000086
和更短的干扰间隔
Figure GDA0002498083830000087
(2)Ve接收到每比特信息的能量Eb优先影响协同干扰用户的发射功率
Figure GDA0002498083830000088
当协同干扰用户的发射功率未达到最大值时，随着Eb的增大，本发明提供的间歇性协同干扰方法会保持
Figure GDA0002498083830000089
和
Figure GDA00024980838300000810
不变，优先提高协同干扰用户的发射功率
Figure GDA00024980838300000811
一旦协同干扰用户的发射功率达到最大值，本发明提供的间歇性协同干扰方法将设置更长的干扰时隙
Figure GDA00024980838300000812
和更短的干扰间隔
Figure GDA00024980838300000813
以在Eb增大的情况下确保防窃听性能。
(3)Ve接收信号的信噪比
Figure GDA00024980838300000814
对
Figure GDA00024980838300000815
均有影响，随着
Figure GDA00024980838300000816
的增大，本发明提供的间歇性协同干扰方法将设置更高的发射功率
Figure GDA00024980838300000817
更长的
Figure GDA00024980838300000818
以及更短的
Figure GDA00024980838300000819
实例2针对任意时间长度的物理层数据包观察本发明设计的间歇性协同干扰方法的防窃听性能及协同干扰用户的能量消耗情况
本实例运用MATLAB 2018b中的WLAN工具包，该工具包提供模拟车联网物理层的相关函数。本实例用“wlanNonHTConfig”函数生成车联网中传输的non-HT数据包，设置调制方式为BPSK，编码率分别为1/2和3/4。用函数“V2VChannel”生成一个车联网信道，其带宽为10MHz，采样率为10MHz信道的基带采样率，信道时延模型设为“UrbanNLOS”。设置Vj和Ve之间的信道增益|hje|2＝0.685，Ve接收到每比特信息的能量Eb＝6×10-8，Ve的接收信噪比
Figure GDA0002498083830000091
Ve的纠错能力
Figure GDA0002498083830000092
在上述设置下，分别进行两组实验：
第一组实验中调制方式为BPSK，编码率为1/2。合法发送者Vt发送的物理层数据包时间长度从76us依次增加至608us，针对每一个时间长度，合法发送者发送2500个数据包。协同干扰用户Vj采用本发明所设计的间歇性协同干扰方法对不法用户Ve进行干扰，观察不法用户Ve的误包率(即Ve不能正确解码的数据包的个数与Vt发送的数据包总数之比)以及协同干扰用户的能量消耗。
第二组实验中调制方式为BPSK，编码率为3/4。合法发送者Vt发送的物理层数据包时间长度从60us依次增加至412us，针对每一个时间长度，合法发送者发送2500个数据包。协同干扰用户Vj采用本发明所设计的间歇性协同干扰方法对不法用户Ve进行干扰，观察不法用户Ve的误包率(即Ve不能正确解码的数据包的个数与Vt发送的数据包总数之比)以及协同干扰用户的能量消耗。
在两组实验中，协同干扰用户通过以下4个步骤获得最优间歇性协同干扰方法，并对不法用户进行干扰。
步骤1：协同干扰用户Vj户建立优化问题
Figure GDA0002498083830000093
Figure GDA0002498083830000094
Figure GDA0002498083830000095
Figure GDA0002498083830000096
其中
Figure GDA0002498083830000097
步骤2：基于WAVE协议分析获得BPSK调制、编码率分别为1/2和3/4时
Figure GDA0002498083830000098
的取值
Figure GDA0002498083830000099
步骤3：协同干扰用户Vj求解最优的间歇性协同干扰方法
步骤3.1：在约束条件(3)中，
Figure GDA00024980838300000910
已满足。由
Figure GDA00024980838300000911
可知
Figure GDA00024980838300000912
是关于Pj的增函数。为满足约束
Figure GDA0002498083830000101
可得Pj≥521.3mW。因此，Vj的可用功率范围为Pj∈[521.3，760]mW。
步骤3.2：在约束条件(2)中
Figure GDA0002498083830000102
Pe分别对JD及
Figure GDA0002498083830000103
求偏导
Figure GDA0002498083830000104
Figure GDA0002498083830000105
可知Pe是关于JD和
Figure GDA0002498083830000106
的增函数，而
Figure GDA0002498083830000107
是关于Pj的增函数，因此Pe是关于JD和Pj的增函数。为了获得更大Pe须提高JD或Pj。然而，JD或Pj的提高会带来更大的目标函数E。为了最小化目标函数，约束条件
Figure GDA0002498083830000108
调整为
Figure GDA0002498083830000109
求解该等式可得
Figure GDA00024980838300001010
步骤3.3：将
Figure GDA00024980838300001011
代入约束条件(4)可得
Figure GDA00024980838300001012
由于目标函数是关于JI的减函数，为了最小化目标函数，JI取最大值。因此，可得
Figure GDA00024980838300001013
Figure GDA00024980838300001014
代入目标函数E可得
Figure GDA00024980838300001015
将
Figure GDA00024980838300001016
代入E，可知E是关于Pj的凸函数。令
Figure GDA00024980838300001017
求得Pj＝1007mW。因此，在Vj的可用功率范围[521.3，760]mW内，E是关于Pj的减函数，为了最小化目标函数E，取最优发射功率为
Figure GDA00024980838300001018
步骤3.4：当调制方式为BPSK，编码率1/2时，
Figure GDA00024980838300001019
当调制方式为BPSK，编码率3/4时，
Figure GDA00024980838300001020
将
Figure GDA00024980838300001027
代入
Figure GDA00024980838300001021
Figure GDA00024980838300001022
可得
Figure GDA00024980838300001023
步骤4：Vj根据步骤3求解的结果，在合法用户数据传输期间，以功率
Figure GDA00024980838300001024
在时间长度
Figure GDA00024980838300001025
内发送干扰信号，在时间长度
Figure GDA00024980838300001026
内停止发送干扰信号，依次周期循环，直至合法用户传输结束。
两组实验的实验结果如图2(a)、图2(b)、图3(a)、图3(b)所示。图中WOJ代表不对Ve进行任何干扰；IJ代表采用本发明所设计的间歇性协同干扰方法；CJ代表采用传统的连续性协同干扰方法，即在合法用户整个数据传输期间，协同干扰用户持续不断的发送干扰信号；PSE称为能量节省比，表示与采用CJ方法相比，采用IJ方法所能够节省的能量占采用CJ方法所消耗的能量的比；APSE称为平均能量节省比代表PSE的平均值。
观察图2(a)、图2(b)可以发现采用IJ方法对Ve进行干扰，使得Ve的误包率不低于80％，不法用户窃听到的数据包的正确率不足20％，可见本发明所设计的基于间歇性协同干扰的防窃听方法可以有效阻止不法用户窃听信息。
当不对Ve进行任何干扰(WOJ)或采用IJ方法对Ve进行干扰时，Ve的误包率随着物理层数据包时间长度的增加而增加。这是由于随着物理层数据包时间长度的增加，一个物理层数据包所包含的信息比特数增加，Ve收到的数据包中有部分信息比特无法正确解码的概率增大，从而导致Ve的误包率增加。当采用CJ方法对进行干扰时，由于协同干扰用户持续不断地发送干扰信号，Ve的信噪比始终很低，因此Ve的误包率已知接近100％。采用相同的干扰方法，编码率为3/4时不法用户的误包率高于编码率为1/2时不法用户的误包率，这是由于编码方法导致的，编码率为3/4时一个物理层数据包内包含的信息比特更多，更容易发生误包。
如图3(a)、图3(b)所示，可以发现采用IJ方法或CJ方法，协同干扰用户的能量消耗均随着物理层数据包时间长的增加而增加，这是由于物理层数据包时间长度增加，协同干扰用户需要发送干扰信号的时间也随之增加，从而增大了协同干扰用户的能量消耗。橙色点给出在每一个物理层数据包时间长度下采用IJ方法所能获得的能量节省比，橙色线条为各能量节省比的平均值，可以发现当编码率为1/2时，采用本发明所设计的间歇性协同干扰方法可以节省34.9％的能量，当编码率为3/4时，采用本发明所设计的间歇性协同干扰方法可以节省34.5％的能量，能够很大程度降低协同干扰用户的能量消耗，更加绿色环保。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方法和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于间歇性协同干扰的车联网防窃听方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1)，在有效阻止不法用户Ve窃听信息的前提下，以最小化协同干扰用户Vj能量消耗为目标建立优化问题：
Figure FDA0002498083820000011
s.t.
Figure FDA0002498083820000012
Figure FDA0002498083820000013
Figure FDA0002498083820000014
式(1)为优化目标，式(2)、式(3)、式(4)均为约束条件；式中，JD为一个干扰时隙的时间长度；JI为一个干扰间隔的时间长度；Vj在JD以功率Pj发射干扰信号、在JI停止发射干扰信号；JD+JI构成一个干扰周期在合法用户数据传输期间重复出现；
Figure FDA0002498083820000015
为不法用户Ve的纠错能力；
Figure FDA0002498083820000016
Figure FDA0002498083820000017
为Ve在JD期间的误比特率；
Figure FDA0002498083820000018
为Ve在JI期间的误比特率；
Figure FDA0002498083820000019
为车联网中最短的物理层数据包的持续时间；
步骤2)，基于WAVE协议，分析车联网独特的通信特性，获得车联网物理层数据包的时间结构和物理层数据包持续时间长度，求式(4)中的
Figure FDA00024980838200000110
步骤3)，对协同用户Vj的任意可用功率范围
Figure FDA00024980838200000111
求解最优的
Figure FDA00024980838200000112
使得Vj的能量消耗最小；其中，
Figure FDA00024980838200000113
为最优的Pj、JI、JD；
步骤4)，用户Vj根据步骤3)求解的结果，在合法用户数据传输期间，以功率
Figure FDA00024980838200000114
在时间长度
Figure FDA00024980838200000115
内发送干扰信号，在时间长度
Figure FDA00024980838200000116
内停止发送干扰信号，依次周期循环，直至合法用户传输结束。
2.根据权利要求1所述的基于间歇性协同干扰的车联网防窃听方法，其特征在于，所述步骤1)中，
Figure FDA00024980838200000117
和
Figure FDA00024980838200000118
计算公式与合法发送者采用的调制方式相关，令Q函数
Figure FDA00024980838200000119
Eb为Ve接收到每比特信息的能量，N0为噪声功率谱密度，
Figure FDA00024980838200000120
为Ve接收到的干扰信号的功率谱密度，|hje|2为Vj和Ve之间的信道增益，B为信道带宽，则：
当合法发送者采用的调制方式为BPSK时，
Figure FDA00024980838200000121
当合法发送者采用的调制方式为QPSK时，
Figure FDA00024980838200000122
当合法发送者采用的调制方式为16-QAM时，
Figure FDA00024980838200000123
当合法发送者采用的调制方式为64-QAM时，
Figure FDA0002498083820000021
3.根据权利要求2所述的基于间歇性协同干扰的车联网防窃听方法，其特征在于，所述步骤2)中，
Figure FDA0002498083820000022
与合法用户所采用的调制方式和编码率有关：
当合法发送者采用的调制方式为BPSK且编码率为1/2时，
Figure FDA0002498083820000023
当合法发送者采用的调制方式为BPSK且编码率为3/4时，
Figure FDA0002498083820000024
当合法发送者采用的调制方式为QPSK且编码率为1/2时，
Figure FDA0002498083820000025
当合法发送者采用的调制方式为QPSK且编码率为3/4时，
Figure FDA0002498083820000026
当合法发送者采用的调制方式为16-QAM且编码率为1/2时，
Figure FDA0002498083820000027
当合法发送者采用的调制方式为16-QAM且编码率为3/4时，
Figure FDA0002498083820000028
当合法发送者采用的调制方式为64-QAM且编码率为1/2时，
Figure FDA0002498083820000029
当合法发送者采用的调制方式为64-QAM且编码率为3/4时，
Figure FDA00024980838200000210
4.根据权利要求3所述的基于间歇性协同干扰的车联网防窃听方法，其特征在于，所述步骤3)中，当合法发送者采用的调制方式为BPSK时，
Figure FDA00024980838200000211
的计算公式如下：
Figure FDA00024980838200000212
Figure FDA00024980838200000213
Figure FDA00024980838200000214
Figure FDA00024980838200000215
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