基于Q-learning算法的多天线无线携能通信安全传输方案研究

设计应用技术
算法的多天线无线携能通信安全传输方案研究
陈森基
（中国联合网络通信有限公司肇庆市分公司，广东
算法，针对多天线无线携能通信的安全传输问题展开研究。

在该研究中，将通信环境
和攻击威胁作为系统的状态，而通信节点的操作和反应策略被视为系统对该状态的行动，利用
最佳的安全传输策略。

通过实验验证，验证了所设计的安全传输方案在传输速率、误码率以及安全性方面的有效性。

算法的安全传输方案能够自适应地应对不同的通信环境和攻击威胁，提高传输的安算法；通信安全；传输方案
Research on Secure Transmission Scheme of Multi-Antenna Wireless Portable
Communication Based on Q-Learning Algorithm
CHEN Senji
(Zhaoqing Branch of China United Network Communications Co., Ltd., Zhaoqing
Abstract: Based on Q-learning algorithm, this paper studies the secure transmission of multi-antenna wireless
算法，探索多天线无线携能通信安全传输方案的设计和优化。

算法是一种强化学习算法，用于解决
，MDP）问题。

它是一种基于值迭代的学习算法，用于学习在
函数（也称值函数），表示在给定状态下采取某个动作所
函数更新遵循的迭代公
（1）
值；α为学
为状态s下采
为折扣因子（用于权
为转移到的下式中：P
安全性指标模型中，安全性指标可以通过信道安全容量计算得到，计算公式为
式中：C
5.2 Q-learning
（1
作为系统的状态。

例如，通信环境的特征可以包括信道质量、信噪比以及干扰水平等，攻击状态则包括是否存在窃听（黑客试图截获通信数据等）或篡改攻击（恶意篡改传输数据等）。

（2
作为系统的行动。

例如，通信节点可以选择不同的通信方式、信道分配以及功率控制策略来应对不同的通
保密信号（第1阶段）
能量采集（第1阶段）
干扰信号（第1阶段）
中继转发（第2阶段）
h
JJ
h
AJ
h
AR
h
BR
h
JR h BJ
A R
J
B
图1 基于Q-learning算法的非信任双向中继网络模型
 2023年8月10日第40卷第15期
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6 实验与结果分析
6.1 数据集来源和组成
数据集是进行实验和评估安全传输方案的基础，描述如下。

（1）信号数据。

采集了多种不同条件下的信号数据，包括不同信道状态、不同信噪比以及不同传输策略。

这些数据用于评估传输方案在不同情况下的性能。

（2）攻击模拟数据。

为了评估安全传输方案对于攻击的健壮性，使用了攻击模拟数据。

这些数据模拟了各种常见的通信攻击，如干扰、窃听和数据篡改等。

通过实验设置和数据集的详细描述，能够确保实验环境的可重复性和数据的可靠性，为后续的实验结果分析和安全传输方案的验证提供了基础。

6.2 实验结果分析和讨论
（1）传输速率。

首先分析了实验结果中的传输速率，根据实验数据，观察到在良好的信道条件下，多天线无线携能通信安全传输方案实现了较高的传输速率。

这表明该方案能够有效利用多天线技术提高数据传输效率。

（2）误码率。

对实验结果中的误码率进行了分析，根据实验数据，发现在各种信道状态下，该安全传输方案能够有效降低误码率，增强了数据传输的可靠性。

这表明该方案具备较好的抗干扰和纠错能力。

（3）安全性指标。

评估实验结果中的安全性指标，如抗窃听和抗数据篡改能力。

根据实验数据，观察到该安全传输方案在面对不同类型攻击时能够保持较高的安全性。

这表明该方案采用了有效的加密和认证机制，能够抵御通信攻击。

（4）条件比较和解释。

对不同条件下的实验结果进行了比较和解释，通过比较实验数据，发现在不同的通信环境、攻击威胁以及传输策略下，该安全传输方案的性能可能会有所变化。

对这些变化进行了解释，并提出了改进方案来进一步提高传输效果和安全性。

通过对实验结果的分析和讨论，能够深入理解多天线无线携能通信安全传输方案的性能和特点。

可以发现该方案的优势和潜在的改进空间，从而为进一步的研究和应用提供指导与建议。

6.3 实验验证安全传输方案的有效性
（1）传输速率对比。

首先比较了安全传输方案与传统传输方案在传输速率方面的表现。

通过实验数据分析，发现安全传输方案在相同的通信环境下能够实现更高的传输速率。

这验证了安全传输方案在利用多天线技术和优化传输策略方面的有效性。

（2）误码率对比。

对安全传输方案和传统传输方案的误码率进行了对比分析。

实验结果显示，安全传输方案在面对不同干扰和攻击情况下表现出较低的误码率。

这说明该方案采用的安全机制和纠错技术能够有效提高数据传输的可靠性。

（3）安全性评估。

对安全传输方案的安全性进行了评估。

通过引入各种攻击威胁和干扰情况，测试了该方案在保护数据隐私和抵御恶意攻击方面的效果。

实验结果表明，安全传输方案能够有效抵御窃听、篡改和拦截等攻击，确保数据传输的机密性和 完整性。

（4）系统健壮性和适应性。

对安全传输方案的健壮性和适应性进行验证，通过在实验中引入不同的通信环境和攻击场景，评估了该方案在各种情况下的性能和稳定性。

实验结果显示，安全传输方案能够适应不同的通信条件与攻击威胁，具备较强的健壮性和适应性。

通过实验验证，证明了基于Q-learning 算法的安全传输方案在传输速率、误码率以及安全性方面的有效性和性能优势。

该方案在传输速率、误码率以及安全性等方面表现出明显的改进，并展现了在不同环境和攻击威胁下的稳定性和可靠性，为进一步应用和推广安全传输方案提供了科学依据与实证支持。

然而，也要注意实验条件的限制，并在实际应用中进行充分验证与调优。

7 结 论
本研究通过基于Q-learning 算法的多天线无线携能通信安全传输方案设计，为提高传输的安全性和可靠性提供了一种新的解决方案。

这项研究的成果将对未来无线通信安全领域的研究和实践产生积极影响，并为构建更加安全可靠的通信系统提供有力支持。

参考文献：
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