(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111474033.6 (22)申请日 2021.12.02 (71)申请人 西安电子科技大 学 地址 710071 陕西省西安市太白南路2号西 安电子科技大 学 (72)发明人 贺冰涛　曹琳　吕璐　陈健　杨龙　 (74)专利代理 机构 西安长和专利代理有限公司 61227 代理人 肖志娟 (51)Int.Cl. H04L 9/40(2022.01) H04W 12/02(2009.01) H04W 28/08(2009.01) (54)发明名称 一种NOMA多用户安全计算卸载 方法及系统 (57)摘要 本发明属于无线通信技术领域， 公开了一种 NOMA多用户安全计算卸载方法及系统， 所述NOMA 多用户安全计算卸载方法包括： 用户Un通过信道 编码和M‑PSK调制生成原始信号xn并进行分布式 预处理； 用户组同时向计算节点CN发送各自的预 处理信号， 计算节点CN和窃听者E皆接收到来自 用户组的叠加信号； 计算节点CN按节点与各用户 间的等效信道增益大小进行降序排列； 计算节点 CN在接收完叠加信号后， 按照顺序进行解码； 窃 听者E接收到叠加信号后， 由于分布式预处理导 致的星座图混叠效应， 无法进行解码。 本发明能 够提高多用户通信传输的物理层安全性能， 为多 用户计算任务的N OMA安全传输提供保障， 有效降 低窃听风险， 提高网络性能。 权利要求书3页 说明书8页 附图4页 CN 114244587 A 2022.03.25 CN 114244587 A 1.一种NOMA多用户安全计算卸载方法， 其特征在于， 所述NOMA多用户安全计算卸载方 法包括以下步骤： 步骤一， 用户Un,n∈{1,...,N}对待卸载的计算任 务进行信道编码和M ‑PSK调制， 生成功 率为P的原始信号xn； 对各用户处的原 始信号进行分布式预处 理， 得到用户Un的发送信号Sn； 步骤二， 用户组同时向计算节点CN发送各自的预处理信号， 计算节点CN和窃听者E皆接 收来自用户组的叠加信号； 步骤三， 计算节点CN将按照节点与各用户间的等效信道增益大小 进行降序排列； 步骤四， 计算节点CN在接收完叠加信号后， 按照步骤三所得顺序利用串行干扰消除技 术依次进 行解码； 窃听者E接收到的叠加信号， 由于步骤一导致的星座图混叠效应， 窃听者E 无法进行解码。 2.如权利要求1所述的NOMA多用户安全计算卸载方法， 其特征在于， 步骤一中， 所述用 户通过信道编码和M ‑PSK调制生成原始信号xn并进行分布式预处理， 得到用户Un的发送信号 Sn， 包括： 用户Un,n∈{1,...,N }对需要卸载的计算任务进行信道编码和M ‑PSK调制， 生成功 率为P的原始信号xn； 对各用户处的原始信号进行分布式预处理， 使多用户信号在窃听者E 处形成混叠， 保证计算任务的安全卸 载， 打破原有发送信号和接收信号的一对一映射， 在E 处形成误码平层； 预处理后， 用户Un的发送信号Sn表示为： 其中， 为信道参数gn的共轭转置， 为一个常数 因子， 用于满足系统平均功率约束 3.如权利要求1所述的NOMA多用户安全计算卸载方法， 其特征在于， 步骤二中， 所述用 户组同时向计算节点CN发送各自的预处理信号， 计算节点CN和窃听者E皆接收来 自用户组 的叠加信号， 包括： 用户组同时向计算节点CN发送各自的预处理信号， 经过无线信道传播 后， 计算节点CN的接收信号 为： 其中， ωCN为计算节点CN处的白噪声， 且服从均值 为0方差为 N0的复高斯分布； 窃听者E处接收到的信号表示 为： 其中， ωE为窃听者E处的白噪声， 且服从均值 为0方差为 N0的复高斯分布。 4.如权利要求1所述的NOMA多用户安全计算卸载方法， 其特征在于， 步骤三中， 所述计权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114244587 A 2算节点CN将按照节点与各用户间的等效信道增益大小进行降序排列， 包括 ： 用于表示信号xn的等效信道增益； 将计算节点CN与各用户间的等 效信道 增益降序排列为： χ(1)＞χ(2)＞...＞χ(n)＞...＞χ(N)； 其中， χ(n)表示降序排列后第n个等效信道增益 值。 5.如权利要求1所述的NOMA多用户安全计算卸载方法， 其特征在于， 步骤四中， 所述计 算节点CN在接收完叠加信号后， 按照步骤三所得顺序利用串行干扰消除技术依次进行解 码； 窃听者E接收到的叠加信号， 由于步骤一导致的星座图混叠效应， 窃听者E无法进行解 码， 包括： 计算节 点CN在接收完叠加信号后， 利用串 行干扰消除技术依次进 行解码， x(n)对应 等效信道增益 值为 χ(n)的信号， 则解码顺序表示 为： x(1)→x(2)...→x(n)...→x(N)； 相应的， 计算节点CN 解码x(n)的信干噪比为： 其中， In＝∑l＝n+1,. ..,NP χ(l)， 且当n＝N时， In＝0； 在窃听者E处同样可接收到N个叠加的信号， 但 由于步骤一进行的分布式预处理， 导致 叠加信号出现星座图混叠效应， 窃听者E解码其中任意一个用户信号的误符号率的下界 PrSER→1‑1/MN‑1≈1， 无法像NOMA信号那样进行解码。 6.如权利要求5所述的NOMA多用户安全计算卸载方法， 其特征在于， 当网络采用M ‑PSK 调制时， 对于N个用户信号的传输， 可能的组合有2K·N种， 而叠加 后的星座图点位仅有(N +1)K 个， 出现星座图混叠效应； 随着用户数的增多和调制阶数的增大， 星座图的混叠会越来越严 重， PrSER→1‑1/MN‑1≈1； 同时窃听者E处的白噪声会影响解码， 故在一次计算卸载过程中窃 听者E几乎不可能恢复出任何有用信息， 从而实现数据的安全卸载。 7.一种实施权利要求1～6任意一项所述的NOMA多用户安全计算卸载方法的NOMA多用 户安全计算卸载系统， 其特征在于， 所述NOMA多用户安全计算卸载系统， 包括一个计算节 点 CN、 一个执 行相关任务的用户组{U1,...,Un,...,UN}和一个窃听者E； 其中， 所述用户Un均有Lnbits的隐私数据需要进行计算， 其中lnbits的数据在本地执行 计算， 而剩余Ln‑lnbits的数据将卸载到计算节点CN进行计算； 所有节点均配备单天线且工 作在半双工模式； 用户Un与计算节点CN之间的信道衰落系数为hn， 信道增益表示为|hn|2； 用 户Un与窃听者E之间的信道衰落系数为gn， 信道增益表示为|gn|2， 且在场景中依大概率有|gn |2＞|hn|2； 网络中计算节点已知全局的瞬时信道信 息， 而用户仅已知与其相连链路的瞬时信道信 息， 即局部信 道信息； 所有链路的信 道衰落系数相互独立， 且用户Un与计算节点CN之间的信 道衰落系数服从均值为0方差为λn的复高斯分布， 用户Un与窃听者E之间的信道衰落系数服 从均值为0方差为 μn的复高斯分布。 8.一种计算机设备， 其特征在于， 所述计算机设备包括存储器和处理器， 所述存储器存 储有计算机程序， 所述计算机程序被所述处理器执行时， 使得所述处理器执行如下步骤： 用 户Un,n∈{1,...,N}对待卸 载的计算任务进行信道编码和M ‑PSK调制， 生成功率为P的原始权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114244587 A 3