可疑带内协作D2D通信中基于联盟形成的能效频谱租赁

本文探讨了在蜂窝网络中一种带内协作设备间（D2D）通信系统的联盟形成能效频谱租赁策略。在蜂窝用户和D2D对的帮助下，各方能够提升自身的性能表现。具体来说，通过联盟形成，蜂窝用户会释放部分频谱资源给D2D对以开始D2D通信；与此同时，D2D对会帮助蜂窝用户转发消息。但是，由于D2D对对蜂窝用户而言是社会上不被信任的，因此存在一个保密性问题，即因为中继转发可能会引起蜂窝用户的隐私泄露。针对这个问题，本文从物理层安全的角度进行处理，并设计了一种联盟形成算法来解决这一协作系统中的频谱管理问题。通过数值结果证明了所提方案的有效性。 在引言部分，文章首先指出无线网络发展的迅速，要求无线通信性能指标变得越来越多样化。现代无线通信需求更高的数据速率、更低的通信延迟、更高的能效等。为了满足这些挑战，D2D技术被视为最有前景的技术之一。D2D技术利用通信设备间的物理接近性，从而改善频谱利用率、系统吞吐量和能效，扩大蜂窝覆盖，并启用新的服务模式。 D2D通信能够促进普通蜂窝用户之间的协作中继，协作D2D通信有机地整合了D2D通信与蜂窝网络，让设备直接通信成为可能。然而，蜂窝用户与D2D对之间的协作提出了新的信任和保密性挑战。D2D对可能不被蜂窝用户信任，因此在转发蜂窝用户信息时可能会出现隐私安全问题。传统的安全措施（如加密）可能并不足以完全解决这一问题，因而需要从物理层面上加强隐私保护措施。 物理层安全是近年来通信系统安全性研究的一个新方向，它关注的是利用无线信号传播特性和信道的不完美性，实现对抗窃听的目标。在本文提出的系统中，物理层安全被用来确保蜂窝用户在进行D2D通信时的通信内容不会被未授权的第三方窃取。 为了解决这一问题，文中提出了一种联盟形成算法。联盟形成是多智能体系统中解决资源分配、合作策略等问题的一种方法。在本文的情景中，联盟形成算法会考虑如何将频谱资源分配给D2D对，同时确保蜂窝用户的隐私性不受影响。该算法在确保频谱资源高效使用的同时，还考虑到系统的能效，即如何在满足性能要求的同时降低能耗。 文章还提出了一个基于能效的频谱租赁模型，使得蜂窝用户能够通过释放他们的频谱资源获得利益，而D2D对则通过帮助蜂窝用户转发信息来获取所需的通信频谱。这种租赁机制可以看作是一种经济激励，使得不同的通信参与者能够在频谱使用上达成一致。 通过数值分析，本文验证了所提出的方案在真实场景下的有效性。研究结果表明，通过合理的联盟形成和频谱管理策略，不仅可以激励D2D对帮助蜂窝用户转发信息，还能保证蜂窝用户的通信内容的隐私安全。最终，本文的研究为蜂窝网络中D2D通信的频谱管理提供了新的思路和方法，特别是对于那些需要兼顾能效和隐私保护的场景。 关键词包括D2D通信、不信任中继、物理层安全、能效、联盟形成等。这些关键词概括了本文研究的核心内容，并为后续的研究者提供了研究方向和思路。通过对这些关键词的深入理解，可以帮助读者更好地把握文章的创新点和研究价值。