CN116032415A - 一种联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信方法及系统 - Google Patents

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CN116032415A CN202211626973.7A CN202211626973A CN116032415A CN 116032415 A CN116032415 A CN 116032415A CN 202211626973 A CN202211626973 A CN 202211626973A CN 116032415 A CN116032415 A CN 116032415A
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吴惠惠
黄韬涛
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Abstract

本发明公开了一种联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信方法及系统，其中源节点打算借助选定的中继将消息发送到其目的地，检测者意图检测源节点和中继节点的无线传输行为，同时源节点选出部分其它空闲中继作为友军发送干扰信号迷惑检测者。为此，我们首先提出了两种中继选择方案，即随机中继选择和最优中继选择，以及一种协作干扰方案，以确保系统的隐蔽性。然后，我们在每一种中继选择方案中联合协作干扰构建隐蔽传输性能的理论模型，并进一步优化隐蔽速率。最后，给出了广泛的模拟仿真和数值分析以验证我们的理论模型，通过结果可以分析出各个参数对系统性能的影响，以及多中继场景中联合协作干扰技术可以极大地提升隐蔽传输性能。

Description

一种联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信方法及系统
技术领域
本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信方法及系统。
背景技术
无线通信技术从根本上改变了我们的日常生活，并有望在即将到来的第六代(6G)时代创造一个完全互联的数字世界，在这个时代，万物互联将促进敏感个人数据在无线信道上前所未有的传输。由于无线信道的广播和开放特性，无线系统在民用和军用应用中都极易受到安全威胁。为了应对这种威胁，人们希望开发一种有前途的安全方法，为5G/6G无线系统中的许多安全敏感应用提供强有力的保护。
现有的安全方法主要利用在上层协议上实现的加密技术。此类方法通常需要较高的计算能力，因为其复杂性。然而，存在许多功率有限的物联网(IoT)设备。作为加密技术的补充，物理层安全(PLS)正在成为一类有前途的技术，它利用无线信道的干扰和噪声来确保通信的保密性。然而，上述两种技术不能完全保证信息的安全，传输行为一旦被发现，就会引来多种攻击。
无线隐蔽通信的目的是在有检测者的情况下隐蔽地将消息发送给接收方并且不被监测者发觉，这很大程度上增强了安全性，在一些应用场景中，通信行为本身就需要绝对的安全。常见的隐蔽通信模型如下：源节点和目的节点想要通信，检测者来判定他们是否存在通信行为，隐蔽通信的目的就是实现源节点和目的节点之间的消息传输并且不被检测者发现。
关于隐蔽通信研究的现有工作主要集中在一跳和两跳无线中继系统，其中源节点试图在有/无中继的情况下向目的节点秘密传输信息。对于单跳无线系统，目前的工作探索了在各种场景下，如不同信道模型、信道不确定性、噪声不确定性、信道反转功率控制、延迟约束、干扰信号和无人机(UAV)场景。在两个近期工作的无线中继系统中进一步研究了隐蔽性能，其中一个或多个检测者试图检测从源节点到中继节点以及从中继节点到目的节点的无线通信的存在。值得注意的是，协同干扰和中继选择是提高隐蔽性能的两个关键方案。使用协同干扰方案，现有的工作利用干扰信号来混淆检测者的检测，但是忽略了干扰信号对合法中继节点的严重干扰，这可能导致系统的性能大幅降低。
因此，产生了一个问题：需要设计一种合作干扰方案，使得干扰信号可以干扰检测者，并尽可能减少对中继节点和目的节点的干扰。另一方面，中继选择对于提高隐蔽性能具有重要意义。具体而言，之前的工作证明了中继选择在增强隐蔽性能方面的潜力。事实上，这些计划对隐蔽性能有重大影响。然而，由于缺乏合作干扰和中继选择的联合研究，这些影响仍然是一个公开的问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信方法,提出了一种联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信方案，较好地解决多中继场景中的中继选择问题，并有效提升隐蔽通信速率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信方法，源节点借助选定的中继节点将消息发送到其目的节点，检测者试图检测源节点和中继节点的无线传输行为的存在，选出部分其他空闲中继节点作为友好的干扰节点发送干扰信号，防止检测者检测到传输过程；其中协作干扰时，选中的中继节点以外的其他中继节点能作为干扰节点并产生人工噪声以混淆检测者，同时根据随机中继选择和最优中继选择尽可能减少对选中的中继节点和目的节点的干扰；
采用随机中继选择或最优中继选择；
针对随机中继选择和联合协作干扰传输模式设计源节点的传输策略，确定检测者的检测错误概率，并在给定的隐蔽需求和中断要求下，通过有效的数值搜索隐蔽速率最大化；
针对最优中继选择和联合协作干扰传输模式设计源节点的传输策略，确定检测者的检测错误概率，并通过数值搜索优化源节点的发射功率，在隐蔽需求的约束下最大化隐蔽率；
在用户资源有限，隐蔽需求较低的情况下，采用随机中继选择和联合协作干扰传输模式；在用户资源充足，隐蔽需求较高的情况下，采用最优中继选择和联合协作干扰传输模式。
对于第一传输阶段，从友好中继Ji中选取除传输中继以外的部分其他中继作为干扰者，需要满足干扰者到选中的传输中继节点的信道增益小于阈值α，即|hJiC|2＜α，
只有当从友好中继Ji到选中的传输中继节点的信道增益小于阈值α，即|hJC|2＜α，其中Ji不是选中的传输中继节点时，任何其他的中继Ji才能被用作干扰，对于第二传输阶段，如果从友好干扰者Ji到目的节点的信道增益小于α，即|hJiB|2＜α，则该友好干扰者Ji用作干扰。
检测者试图判断源节点是否发送消息，H0表示，源节点不发送消息，H1表示发送消息，检测错误概率为检测者误判源节点是否发送消息的概率ζ，等于虚警概率PFA和漏检概率PMD之和，假警报意味着检测者判定H1，实际上是H0，漏检意味着检测者判定H0，但实际上是H1，隐蔽速率为源节点能秘密地向目的节点发送消息，同时在检测者保持高检测错误概率的可实现速率。
一个时隙中继系统，其中使用准静态瑞利衰落来建模无线信道，在衰落的情况下，所有信道系数在一个时隙内保持不变，并且在不同时隙间独立变化，信道衰落系数遵循具有零均值和单位方差的复高斯分布，选中的中继节点以半双工模式工作，总系统带宽为1MHz。
随机中继选择和联合协作干扰传输模式下，检测者从源节点/选中的中继节点接收的信号yW由下式给出：
Figure BDA0004003908780000041
其中xj是干扰节点发射出的信号，PJ是干扰节点使用的发射功率，Ji是干扰节点，其中i∈[0,l]，其中l是干扰节点的个数，PT是源节点/中继节点的发射功率，xk是源节点/中继节点发出的消息信号，
Figure BDA0004003908780000042
为干扰节点到检测者的信道系数，hkW为源节点/中继节点到检测者的信道系数，nW为检测者附近的噪声服从分布
Figure BDA0004003908780000043
随机中继选择和联合协作干扰传输过程中，检测者使用以下最优决策来最小化其检测错误概率：
Figure BDA0004003908780000044
其中Y是检测者接收到的功率，D0和D1表示检测者判定H0和H1，λ是检测者检测阈值，如果检测者收到的信号大于λ，检测者就会判定源节点在发送消息，反之，检测者就会判定源节点没有发送消息，考虑无限多的信道，Y写为：
Figure BDA0004003908780000045
其中，PJ是干扰节点使用的发射功率，Ji是干扰节点，其中i∈[0,l]，其中l是干扰节点的个数，PT是源节点/中继节点的发射功率，
Figure BDA0004003908780000046
为干扰节点到检测者的信道增益，|hkW|2为源节点/中继节点到检测者的信道增益；
随机中继选择和联合协作干扰传输过程中，最大化隐蔽率RAB，同时在检测者保持高检测错误概率；构建以下优化问题：
Maximize RAB
s.t. ζ*(PT)≥1-εc，
PT≤Pmax，
εc∈(0，1)，
使用随机梯度下降法解算所述优化问题，得到在一个给定隐蔽需求下，源节点/中继节点的最大发射功率，从而得到最大传输速率RAB。
最优中继选择和联合协作干扰传输过程中，检测者从源节点/选中的中继节点接收的信号yW如下：
Figure BDA0004003908780000051
在这里由于选择中继节点的策略不同，Y的表达式如下：
Figure BDA0004003908780000052
最优中继选择和联合协作干扰传输过程中，检测者的检测误差概率ζ为：
Figure BDA0004003908780000053
其中
Figure BDA0004003908780000054
当
Figure BDA0004003908780000055
时，通过求ζ对λ的一阶导数得到使得ζ最小的最优检测阈值λ。
针对最优中继选择和联合协作干扰传输时，模拟基本的隐蔽速率性能，首先确定从源节点到目的节点的传输中断概率Psto：
Figure BDA0004003908780000061
其中z＝θPJ/PT，
Figure BDA0004003908780000062
在MMRS方案下获得从源节点到目的节点的隐蔽速率R′AB，如下所示：
R′AB＝(1-Psto)min{RAC，RCB}，
其中从源节点到选中的中继节点的可实现隐蔽速率RAC表示为RAC＝log2(1+SIRAC)，从选中的中继节点到目的节点的可实现速率RCB表示为RCB＝log2(1+SIRCB)；针对最优中继选择和联合协作干扰传输时，最大化隐蔽率R′AB，同时在检测者保持高检测错误概率，构建以下优化问题：
Maximize R′AB
s.t. ζ*(PT)≥1-εc，
PT≤Pmax，
εc∈(0，1)，
使用随机梯度下降法求解所述优化问题，得到源节点/选中的中继节点的最大发射功率PT *。
同时还提供了一种联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信系统，包括一个源节点、n个潜在中继节点、一个目的节点和一个检测者；源节点打算借助从所有中继中选择的中继节点隐蔽地向目的节点发送消息，而检测者则试图检测源节点是否发送了消息；潜在的中继节点也可以被选为友好的干扰节点，广播干扰信号，以混淆检测者的检测；源节点和选中的中继节点使用相同的隐蔽发射功率PT来发送消息，所有友好干扰节点的发射功率PJ不超过最大功率限制Pmax；源节点、选中的中继节点、干扰机和目的节点都配备单个天线，采用采用本发明所述传输方法。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：比起现有的多中继隐蔽通信方案，本方案考虑到了友好干扰节点对接收方存在的潜在影响并最大化减小这种影响，并且可以根据用户的需求更灵活、合理地选择传输中继方案和调整干扰中继选择方案，达到更高的隐蔽速率的同时考虑到了传输开销，为目前的无线隐蔽通信技术研究提供了更多值得探索的问题视角；本发明为多中继的无线通信系统提供了中继选择方案，并通过选择协作干扰节点的设计，限制了干扰节点对接收方的影响，并且能够最大化干扰检测者，提高了最大隐蔽速率。
附图说明
图1为隐蔽通信场景示意图。
图2为联合CJ，在RRS中继选择方案下通信中断概率的仿真模拟结果；
图3为联合CJ，在MMRS中继选择方案下通信中断概率的仿真模拟结果；
图4为联合CJ，在RRS中继选择方案下的最大隐蔽通信速率和隐蔽需求之间的关系；
图5为联合CJ，在MMRS中继选择方案下的最大隐蔽通信速率和隐蔽需求之间的关系；
图6为协作干扰对最大隐蔽速率的影响。
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。
本发明探索了联合协作干扰和中继选择问题，并开发了描述无线中继系统中隐蔽速率性能的理论模型。本发明主要贡献可以总结如下：
1、考虑一个无线中继系统：由一个源节点、多个潜在中继、一个目的节点和一个检测者组成。在这种情况下，本发明提出了两种中继选择方案，即随机中继选择(RRS)和最优中继选择(MMRS)，以及相应的联合协作干扰(CJ)方案，以确保隐蔽性；
2、通过应用联合协作干扰和随机中继选择(RSS)方案，首先给出源节点的传输策略设计，并确定检测者的检测错误概率。然后，推导了三个性能指标的表达式，三个性能指标为传输中断概率、检测者的检测错误概率和隐蔽速率，并在给定的隐蔽需求和中断要求下，通过有效的数值搜索来探索隐蔽速率最大化；
3、进一步应用联合协作干扰和MMRS方案。在此方案下，首先给出源节点的传输策略设计。然后，推导检测者的检测错误概率，并通过有效的数值搜索优化源节点的发射功率，以在隐蔽需求的约束下最大化隐蔽率；
4、最后，给出了广泛的仿真和数值结果，以验证我们的理论模型，并说明在联合协作干扰和中继选择下无线通信系统的隐蔽速率性能。
系统模型
1.网络模型
如图1所示，考虑由一个源节点Alice(A)、n个潜在中继节点、一个目的节点Bob(B)和一个检测者Willie(W)组成的无线中继系统。Alice打算借助从这些中继中选择的中继节点Carol(C)隐蔽地向Bob发送消息，而Willie则试图检测Alice是否发送了消息。潜在的中继节点也可以被选为友好的干扰节点，广播干扰信号，以混淆Willie的检测。Alice和Carol使用相同的隐蔽发射功率PT来发送消息，所有友好干扰节点的发射功率PJ不超过最大功率限制Pmax。假设Alice、Carol、干扰机和Bob都配备单个天线。
2.信道模型
本发明考虑一个时隙中继系统，其中使用准静态瑞利衰落来建模无线信道，在衰落的情况下，所有信道系数在一个时隙内保持不变，并且在不同时隙间独立变化。Alice和Carol、Alice和Willie、Carol和Bob、Carol与Willie，任何友好干扰者(Ji)和Willie、Ji和Carol，以及Ji和Bob之间的信道衰落系数分别表示为hAC、hAW、hCB、hCW、hJiW、hJiC和hJiB，并且遵循具有零均值和单位方差的复高斯分布。|hij|2是相应的信道增益，其中ij∈{AC、AW、CB、CW、JiC、JiW、JiB}。使用方差为σ2的AWGN(Additive White Gaussian Noise)来建模信道噪声。假设Carol以半双工模式工作，从Alice到Carol的传输和从Carol到Bob的传输发生在不同的时隙。在不失一般性的情况下，假设总系统带宽为1MHz。
3.中继选择方案
随机中继选择(RRS)方案下：Alice从所有潜在的中继中随机选择一个，这将帮助Alice将消息转发给Bob。
最优中继选择(MMRS)方案下，如果以下条件成立，则可以选择一个潜在的中继作为Carol：|hAC|2和|hCB|2之间的最小信道增益的最大值等于所有最小信道增益中的最大值。每个最小信道增益对应于任何潜在中继i的|hAi|2和|hiB|2之间的最小增益，并且满足不发生传输中断的要求。
4.协作干扰方案
在每个中继选择方案下，进一步提出了相应的联合协作干扰(CooperativeJamming，CJ)方案，以增强隐蔽性能。在这种方案中，Carol以外的其他中继可以被选择为干扰节点并产生人工噪声以混淆检测者，同时根据以下干扰节点选择方案尽可能减少对Carol和Bob的干扰。设置干扰阈值为α，对于第一传输阶段，只有当从友好干扰者Ji到Carol的信道增益小于阈值α，即|hJiC|2＜α，其中Ji不是Carol时，任何其他的中继Ji才能被用作干扰。对于第二传输阶段，如果从友好干扰者Ji到Bob的信道增益小于α，即|hJiB|2＜α，则该友好干扰者Ji用作干扰。
5.性能指标
检测者Willie试图判断Alice是否发送消息。为此，有两种假设即H0和H1，H0表示，源节点不发送消息，H1表示发送消息。然后，给出两个性能度量的以下定义。
检测错误概率为Willie误判Alice是否发送消息的概率ζ，等于虚警概率PFA和漏检概率PMD之和，假警报意味着Willie判定H1，但实际上是H0，漏检意味着Willie判定H0，但实际上是H1；
隐蔽速率为Alice可以秘密地向Bob发送消息，同时在Willie保持高检测错误概率的可实现速率。
一、联合CJ与RRS方案的隐蔽速率
1.Willie的检测机制
在一个时隙，Willie试图判断Alice是否发送了消息。基于上边提出的假设，在联合CJ和RRS方案下，Willie从Alice/Carol接收的信号yW由下式给出：
Figure BDA0004003908780000101
其中xj是干扰节点发射出的信号，xk是源节点/中继节点发出的消息信号，nW为Willie附近的噪声服从分布
Figure BDA0004003908780000102
根据内曼·皮尔逊准则，Willie使用以下最优决策来最小化他的检测错误概率：
Figure BDA0004003908780000103
其中Y是Willie处接收到的功率，D0和D1表示Willie判定H0和H1，λ是Willie检测阈值，如果Willie收到的信号大于λ，Willie就会判定Alice在发送消息，反之，Willie就会判定Alice没有发送消息。
本发明考虑无限多的信道，因此Y可以写为：
Figure BDA0004003908780000104
2.最佳检测阈值和最小检测错误概率
为了确定最佳检测阈值和最小检测错误概率，首先推导Willie处的检测错误概率。在CJ和RRS方案下，Willie can的检测误差概率ζ为：
Figure BDA0004003908780000111
其中l表示干扰节点的数量，Γ(l)是伽马函数，其概率密度分布为：
Γ(l)＝∫0 ∞x(l-1)e-xdx.
其中x～Γ(l，a)，
Figure BDA0004003908780000112
当
Figure BDA0004003908780000113
时，通过求ζ对λ的一阶导数可以得到使得ζ最小的最优检测阈值λ，即ζ*＝ζ(λ*)。
Figure BDA0004003908780000114
3.隐蔽速率模型
为了模拟基本的隐蔽速率性能，首先确定从Alice到Bob的传输中断概率。传输中断意味着接收器Carol/Bob处的接收信号强度小于其所需阈值θ，因此接收器无法成功恢复原始消息。
使用Pto表示传输中断概率，其表达式如下：
Figure BDA0004003908780000115
其中K＝θPI/PT，
Figure BDA0004003908780000116
和
Figure BDA0004003908780000117
分别为Carol和Bob处的背景噪声。
基于Pto获得从Alice到Bob的隐蔽速率RAB，如下所示：
RAB＝(1-Pto)min{RAC，RCB}，
其中从Alice到Carol的可实现隐蔽速率RAC表示为RAC＝log2(1+SIRAC)，从Carol到Bob的可实现速率RCB表示为RCB＝log2(1+SIRCB)。
4.最优隐蔽速率
目标是最大化隐蔽率RAB，同时在Willie保持高检测错误概率。可以表示为以下优化问题：
Maximize RAB
s.t. ζ*(PT)≥1-εc，
PT≤Pmax，
εc∈(0，1)，
这个优化问题可以使用随机梯度下降算法来解决。
二、联合CJ与MMRS方案的隐蔽速率
1.Willie的检测机制
在一个时隙，Willie试图判断Alice是否发送了消息。基于上边提出的假设，在联合CJ和MMRS方案下，Willie从Alice/Carol接收的信号yW由下式给出：
Figure BDA0004003908780000121
在这里由于选择中继节点的策略不同，Y的表达式如下：
Figure BDA0004003908780000122
2.最佳检测阈值和最小检测错误概率
在联合CJ和MMRS方案下，Willie的检测误差概率ζ可以确定为：
Figure BDA0004003908780000123
其中
Figure BDA0004003908780000124
因此，当
Figure BDA0004003908780000125
时，通过求ζ对λ的一阶导数可以得到使得ζ最小的最优检测阈值λ，即ζ*＝ζ(λ*)。
Figure BDA0004003908780000131
3.隐蔽速率模型
类似地，为了模拟基本的隐蔽速率性能，首先确定从Alice到Bob的传输中断概率Psto：
Figure BDA0004003908780000132
其中z＝θPJ/PT，
Figure BDA0004003908780000133
在MMRS方案下获得从Alice到Bob的隐蔽速率R′AB，如下所示：
R′AB＝(1-Psto)min{RAC，RCB}，
其中从Alice到Carol的可实现隐蔽速率RAC表示为RAC＝log2(1+SIRAC)，从Carol到Bob的可实现速率RCB表示为RCB＝log2(1+SIRCB)。
尽管在发送前，选择的链路满足传输不发生中断的条件，则隐蔽传输本身不会发生中断，而是阈值α影响链路在时隙中满足要求的概率。应该确保在一段时间内，更多的时隙被发送给隐蔽消息。因此，应该保证隐蔽传输概率必须大于一个要求的阈值，才能使Alice有更多的机会发送隐蔽信息。
4.最优隐蔽速率
目标是最大化隐蔽率R′AB，同时在Willie保持高检测错误概率，可以表示为以下优化问题：
Maximize R′AB
s.t. ζ*(PT)≥1-εc，
PT≤Pmax，
εc∈(0，1)，
使用随机梯度下降求解优化问题，可以得到Alice/Carol的最大发射功率
Figure BDA0004003908780000134
参考图2和图3，联合CJ，在RRS与MMRS两种中继选择方案下通信中断概率的仿真模拟结果对比：明显可以看出MMRS方案降低了通信中断概率，能够提高通信速率。
参考图4和图5，联合CJ，在RRS与MMRS两种中继选择方案下的最大隐蔽通信速率和隐蔽需求之间的关系对比：明显可以看出MMRS方案能够达到更高的隐蔽速率。
参考图6，协作干扰对最大隐蔽速率的影响：可以明显看出使用了协作干扰之后，极大地提升了最大隐蔽速率。
以上仿真模拟与数值结果说明本发明提出的方法对于提高隐蔽通信的性能具有良好效果。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信方法，其特征在于，源节点借助选定的中继节点将消息发送到其目的节点，检测者试图检测源节点和中继节点的无线传输行为的存在，选出部分其他空闲中继节点作为友好的干扰节点发送干扰信号，防止检测者检测到传输过程；其中协作干扰时，选中的中继节点以外的其他中继节点能作为干扰节点并产生人工噪声以混淆检测者，同时根据随机中继选择和最优中继选择尽可能减少对选中的中继节点和目的节点的干扰；
采用随机中继选择或最优中继选择；
针对随机中继选择和联合协作干扰传输模式设计源节点的传输策略，确定检测者的检测错误概率，并在给定的隐蔽需求和中断要求下，通过有效的数值搜索隐蔽速率最大化；
针对最优中继选择和联合协作干扰传输模式设计源节点的传输策略，确定检测者的检测错误概率，并通过数值搜索优化源节点的发射功率，在隐蔽需求的约束下最大化隐蔽率；
在用户资源有限，隐蔽需求较低的情况下，采用随机中继选择和联合协作干扰传输模式；在用户资源充足，隐蔽需求较高的情况下，采用最优中继选择和联合协作干扰传输模式。
2.根据权利要求1所述的联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信方法，其特征在于，对于第一传输阶段，从友好中继Ji中选取除传输中继以外的部分其他中继作为干扰者，需要满足干扰者到选中的传输中继节点的信道增益小于阈值α，即|hJiC|2<α，
只有当从友好中继Ji到选中的传输中继节点的信道增益小于阈值α，即|hJC|2<α，其中Ji不是选中的传输中继节点时，任何其他的中继Ji才能被用作干扰，对于第二传输阶段，如果从友好干扰者Ji到目的节点的信道增益小于α，即|hJiB|2<α，则该友好干扰者Ji用作干扰。
3.根据权利要求1所述的联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信方法，其特征在于，检测者试图判断源节点是否发送消息，H0表示，源节点不发送消息，H1表示发送消息，检测错误概率为检测者误判源节点是否发送消息的概率ζ，等于虚警概率PFA和漏检概率PMD之和，假警报意味着检测者判定H1，实际上是H0，漏检意味着检测者判定H0，但实际上是H1，隐蔽速率为源节点能秘密地向目的节点发送消息，同时在检测者保持高检测错误概率的可实现速率。
4.根据权利要求1所述的联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信方法，其特征在于，一个时隙中继系统，其中使用准静态瑞利衰落来建模无线信道，在衰落的情况下，所有信道系数在一个时隙内保持不变，并且在不同时隙间独立变化，信道衰落系数遵循具有零均值和单位方差的复高斯分布，选中的中继节点以半双工模式工作，总系统带宽为1MHz。
5.根据权利要求1所述的联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信方法，其特征在于，随机中继选择和联合协作干扰传输模式下，检测者从源节点/选中的中继节点接收的信号yW由下式给出：
Figure FDA0004003908770000021
其中xj是干扰节点发射出的信号，PJ是干扰节点使用的发射功率，Ji是干扰节点，其中i∈[0,l]，其中l是干扰节点的个数，PT是源节点/中继节点的发射功率，xk是源节点/中继节点发出的消息信号，
Figure FDA0004003908770000022
为干扰节点到检测者的信道系数，hkW为源节点/中继节点到检测者的信道系数，nW为检测者附近的噪声服从分布
Figure FDA0004003908770000023
6.根据权利要求1所述的联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信方法，其特征在于，随机中继选择和联合协作干扰传输过程中，检测者使用以下最优决策来最小化其检测错误概率：
Figure FDA0004003908770000024
其中Y是检测者接收到的功率，D0和D1表示检测者判定H0和H1，λ是检测者检测阈值，如果检测者收到的信号大于λ，检测者就会判定源节点在发送消息，反之，检测者就会判定源节点没有发送消息，考虑无限多的信道，Y写为：
Figure FDA0004003908770000031
其中，PJ是干扰节点使用的发射功率，Ji是干扰节点，其中i∈[0,l]，其中l是干扰节点的个数，PT是源节点/中继节点的发射功率，|hJiW|2为干扰节点到检测者的信道增益，|hkW|2为源节点/中继节点到检测者的信道增益；
随机中继选择和联合协作干扰传输过程中，最大化隐蔽率RAB，同时在检测者保持高检测错误概率；构建以下优化问题：
Maximize RAB
s.t.ζ*(PT)≥1-εc，
PT≤Pmax，
εc∈(0，1)，
使用随机梯度下降法解算所述优化问题，得到在一个给定隐蔽需求下，源节点/中继节点的最大发射功率，从而得到最大传输速率RAB。
7.根据权利要求1所述的联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信方法，其特征在于，最优中继选择和联合协作干扰传输过程中，检测者从源节点/选中的中继节点接收的信号yW如下：
Figure FDA0004003908770000032
在这里由于选择中继节点的策略不同，Y的表达式如下：
Figure FDA0004003908770000033
8.根据权利要求1所述的联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信方法，其特征在于，最优中继选择和联合协作干扰传输过程中，检测者的检测误差概率ζ为：
Figure FDA0004003908770000041
其中
Figure FDA0004003908770000042
当
Figure FDA0004003908770000043
时，通过求ζ对λ的一阶导数得到使得ζ最小的最优检测阈值λ。
9.根据权利要求1所述的联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信方法，其特征在于，针对最优中继选择和联合协作干扰传输时，模拟基本的隐蔽速率性能，首先确定从源节点到目的节点的传输中断概率Psto：
Figure FDA0004003908770000044
其中z＝θPJ/PT，
Figure FDA0004003908770000045
在MMRS方案下获得从源节点到目的节点的隐蔽速率R'AB，如下所示：
R′AB＝(1-Psto)‌min{RAC，RCB}，
其中从源节点到选中的中继节点的可实现隐蔽速率RAC表示为RAC＝log2(1+SIRAC)，从选中的中继节点到目的节点的可实现速率RCB表示为RCB＝log2(1+SIRCB)；针对最优中继选择和联合协作干扰传输时，最大化隐蔽率R'AB，同时在检测者保持高检测错误概率，构建以下优化问题：
Maximize R′AB
s.t.ζ*(PT)≥1-εc，
PT≤Pmax，
εc∈(0，1)，
使用随机梯度下降法求解所述优化问题，得到源节点/选中的中继节点的最大发射功率
Figure FDA0004003908770000046
10.一种联合协作干扰与中继选择的无线隐蔽通信系统，其特征在于，包括一个源节点、n个潜在中继节点、一个目的节点和一个检测者；源节点打算借助从所有中继中选择的中继节点隐蔽地向目的节点发送消息，而检测者则试图检测源节点是否发送了消息；潜在的中继节点也可以被选为友好的干扰节点，广播干扰信号，以混淆检测者的检测；源节点和选中的中继节点使用相同的隐蔽发射功率PT来发送消息，所有友好干扰节点的发射功率PJ不超过最大功率限制Pmax；源节点、选中的中继节点、干扰机和目的节点都配备单个天线，采用权利要求1至6任一项所述传输方法，或采用权利要求1-4、7-9中任一项所述传输方法。
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