隐蔽通信方法、装置、电子设备和存储介质与流程

本发明涉及通信，尤其涉及一种隐蔽通信方法、装置、电子设备和存储介质。

背景技术：

1、无线通信技术广泛应用于电力系统、物联网、移动通信、无线互联网等领域。在电力系统中，主站与电力用户终端之间涉及大量的数据传输，如果这些数据被未经授权的第三方获取，将会对用户隐私造成严重的威胁，保证信息传输的安全性尤为重要。目前，现有技术通过上层加密技术或者单一的物理层安全技术不能有效防止窃听用户窃取通信信息。

技术实现思路

1、本发明提供一种隐蔽通信方法、装置、电子设备和存储介质，用以解决现有技术中通过上层加密技术或者单一的物理层安全技术不能有效防止窃听用户窃取通信信息的缺陷。

2、第一方面，本发明提供一种隐蔽通信方法，包括：

3、获取隐蔽通信系统的通信数据，确定隐蔽性约束条件，根据所述通信数据和所述隐蔽性约束条件，以总可接收速率为优化目标，构建优化问题，其中所述隐蔽通信系统包括通信主站、一个电力用户终端和一个窃听用户终端；

4、对所述优化问题进行求解，得到所述通信主站向所述电力用户终端传输信息的最优功率，以及所述电力用户终端向所述通信主站传输信息的最优功率；

5、其中，所述通信数据包括：所述通信主站向所述电力用户终端传输信息的功率、所述电力用户终端向所述通信主站传输信息的功率、所述通信主站到所述电力用户终端的信道增益、所述电力用户终端到所述通信主站的信道增益、所述通信主站的加性高斯噪声、所述电力用户终端的加性高斯噪声；

6、其中，所述隐蔽性约束条件是指在存在噪声不确定性的情况下保证所述隐蔽通信系统实现隐蔽通信的约束条件。

7、在一些实施例中，所述确定隐蔽性约束条件，包括：

8、获取所述窃听用户终端接收的信号；

9、基于所述窃听用户终端接收的信号，检测所述通信主站与所述电力用户终端之间是否存在隐蔽通信；

10、在存在噪声不确定性，且所述通信主站与所述电力用户终端之间存在隐蔽通信的情况下，确定最小检测错误率的期望值；

11、基于所述最小检测错误率的期望值，确定所述隐蔽性约束条件。在一些实施例中，所述优化问题的表达式为：

12、max r＝ra+rb

13、

14、其中，r表示所述总可接收速率，表示所述最小检测错误率的期望值，∈是一个任意小的正整数；

15、ra表示所述通信主站的可接收速率，ra的表达式为：

16、

17、其中，pb是所述电力用户终端向所述通信主站传输信息的功率，hba表示所述电力用户终端到所述通信主站的信道增益，na表示所述通信主站的加性高斯噪声；

18、rb表示所述电力用户终端的可接收速率，rb的表达式为：

19、

20、其中，pa是所述通信主站向所述电力用户终端传输信息的功率，hab表示所述通信主站到所述电力用户终端的信道增益，nb表示所述电力用户终端的加性高斯噪声。

21、在一些实施例中，所述最小检测错误率的期望值表示为：

22、

23、其中，λ1＝λaw，λ2＝λbw，λaw表示|haw|2服从指数分布的参数，λbw表示|hbw|2服从指数分布的参数，haw表示所述通信主站到所述窃听者用户终端的信道增益，hbw表示所述电力用户终端到所述窃听者用户终端的信道增益。

24、在一些实施例中，所述方法还包括：

25、基于所述通信主站向所述电力用户终端传输信息的最优功率，以及所述电力用户终端向所述通信主站传输信息的最优功率，得到最优总隐蔽速率；

26、所述最优总隐蔽速率表示为：

27、

28、其中，为表示所述通信主站向所述电力用户终端传输信息的最优功率，表示所述电力用户终端向所述通信主站传输信息的最优功率。

29、在一些实施例中，所述窃听用户终端接收的信号表示如下：

30、

31、其中，yw[t]表示在t时刻所述窃听用户终端接收的信号，pa是所述通信主站向所述电力用户终端传输信息的功率，pb是所述电力用户终端向所述通信主站传输信息的功率，hbw表示所述电力用户终端到所述窃听用户终端的信道增益，haw表示所述通信主站到所述窃听用户终端的信道增益，表示在t时刻所述窃听用户终端的加性高斯噪声，xa[t]表示在t时刻所述电力用户终端接收到的实值信号，xb[t]表示在t时刻所述通信主站接收到的实值信号，表示所述通信主站和所述电力用户终端之间不存在隐蔽通信，表示所述通信主站和所述电力用户终端之间存在隐蔽通信；

32、所述nw的均匀分布概率密度函数表示为：

33、

34、其中，ne是标准噪声功率，ρ表示噪声不确定度，是量化噪声不确定性大小的参数，ρ＞1。

35、在一些实施例中，所述隐蔽通信系统为电力物联网中的隐蔽通信系统，所述电力用户终端向所述通信主站传输的信息为查询指令信息，所述通信主站向所述电力用户终端传输的信息为电力用户的用电信息。

36、第二方面，本发明还提供一种隐蔽通信装置，包括：

37、构建单元，用于获取隐蔽通信系统的通信数据，确定隐蔽性约束条件，根据所述通信数据和所述隐蔽性约束条件，以总可接收速率为优化目标，构建优化问题，其中所述隐蔽通信系统包括通信主站、一个电力用户终端和一个窃听用户终端；

38、求解单元，用于对所述优化问题进行求解，得到所述通信主站向所述电力用户终端传输信息的最优功率，以及所述电力用户终端向所述通信主站传输信息的最优功率；

39、其中，所述通信数据包括：所述通信主站向所述电力用户终端传输信息的功率、所述电力用户终端向所述通信主站传输信息的功率、所述通信主站到所述电力用户终端的信道增益、所述电力用户终端到所述通信主站的信道增益、所述通信主站的加性高斯噪声、所述电力用户终端的加性高斯噪声；

40、其中，所述隐蔽性约束条件是指在存在噪声不确定性的情况下保证所述隐蔽通信系统实现隐蔽通信的约束条件。

41、第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述隐蔽通信方法。

42、第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述隐蔽通信方法。

43、本发明提供的一种隐蔽通信方法、装置、电子设备和存储介质，通过获取隐蔽通信系统的通信数据，确定隐蔽性约束条件，根据通信数据和所述隐蔽性约束条件，以总可接收速率为优化目标，构建优化问题，对优化问题进行求解，得到通信主站向电力用户终端传输信息的最优功率，以及电力用户终端向通信主站传输信息的最优功率，提高了通信数据双向传输的安全性，能够有效防止窃听用户窃取通信信息。

技术特征：

1.一种隐蔽通信方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的隐蔽通信方法，其特征在于，所述确定隐蔽性约束条件，包括：

3.根据权利要求2所述的隐蔽通信方法，其特征在于，所述优化问题的表达式为：

4.根据权利要求3所述的隐蔽通信方法，其特征在于，所述最小检测错误率的期望值表示为：

5.根据权利要求3所述的隐蔽通信方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.根据权利要求2所述的隐蔽通信方法，其特征在于，所述窃听用户终端接收的信号表示如下：

7.根据权利要求1-6任一项所述的隐蔽通信方法，其特征在于，所述隐蔽通信系统为电力物联网中的隐蔽通信系统，所述电力用户终端向所述通信主站传输的信息为查询指令信息，所述通信主站向所述电力用户终端传输的信息为电力用户的用电信息。

8.一种隐蔽通信装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述隐蔽通信方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述隐蔽通信方法。

技术总结
本发明提供一种隐蔽通信方法、装置、电子设备和存储介质，属于通信技术领域，所述方法包括：获取隐蔽通信系统的通信数据，确定隐蔽性约束条件，根据通信数据和隐蔽性约束条件，以总可接收速率为优化目标，构建优化问题；对优化问题进行求解，得到通信主站向电力用户终端传输信息的最优功率，以及电力用户终端向通信主站传输信息的最优功率；其中，通信数据包括：通信主站向电力用户终端传输信息的功率、电力用户终端向通信主站传输信息的功率、通信主站到电力用户终端的信道增益、电力用户终端到通信主站的信道增益、通信主站的加性高斯噪声、电力用户终端的加性高斯噪声。本发明提高了通信数据双向传输的安全性。

技术研发人员：李杨,陈芮,刘晓峻,彭书瑞,肖碧波,朱佳,姜艳静,曾梦娇,郑悦林,余梅,马凯,徐守志
受保护的技术使用者：国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4