In this paper, we aim to secure the D2D communication of the D2D-underlaid cellular network by leveraging covert communication to hide its presence from the vigilant adversary. In particular, there are adversaries aiming to detect D2D communications based on their received signal powers. To avoid being detected, the legitimate entity, i.e., D2D-underlaid cellular network, performs power control so as to hide the presence of the D2D communication. We model the combat between the adversaries and the legitimate entity as a two-stage Stackelberg game. Therein, the adversaries are the followers and aim to minimize their detection errors at the lower stage while the legitimate entity is the leader and aims to maximize its utility constrained by the D2D communication covertness and the cellular quality of service (QoS) at the upper stage. Different from the conventional works, the study of the combat is conducted from the system-level perspective, where the scenario that a large-scale D2D-underlaid cellular network threatened by massive spatially distributed adversaries is considered and the network spatial configuration is modeled by stochastic geometry. We obtain the adversary's optimal strategy as the best response from the lower stage and also both analytically and numerically verify its optimality. Taking into account the best response from the lower stage, we design a bi-level algorithm based on the successive convex approximation (SCA) method to search for the optimal strategy of the legitimate entity, which together with the best response from the lower stage constitute the Stackelberg equilibrium. Numerical results are presented to evaluate the network performance and reveal practical insights that instead of improving the legitimate utility by strengthening the D2D link reliability, increasing D2D transmission power will degrade it due to the security concern.


翻译:在本文中,我们的目标是通过利用隐蔽的通信来保护D2D下方蜂窝网络的D2D通信,通过利用隐蔽的通信来隐藏其存在,确保D2D下方蜂窝网络的D2D通信。特别是,有对手旨在根据收到的信号力量探测D2D通信。为了避免被察觉,合法实体,即D2D下方蜂窝网络进行权力控制,以掩盖D2D通信的存在。我们把对手与合法实体之间的战斗模拟成一个两阶段的Stackelberg游戏。在这种情况下,对手是追随者,目的是在较低阶段最大限度地减少其发现错误,而合法实体则是领导,目的是最大限度地利用D2D通信的信号。 为了避免被发现,合法的D2D下方通信的信号,对战斗的研究是从系统层面进行,对大型D2D下方蜂蜜蜂窝蜂窝网络进行威胁的情景进行模拟,而网络的最佳空间配置则是在较低的阶段进行模拟,从Stactial Steblogalalal 方向进行模拟,我们从最优化的图像分析阶段开始,对数字战略进行最优化的转换,我们的最佳战略,从一个更精确的系统进行更精确的顺序进行更精确的对比,从一个阶段进行更精确的对比,从一个阶段到最优化的战略,从一个更精确的顺序到最优化的战略,从一个更精确的顺序到最优化的战略,我们进行更精确的图像到最优化的战略,从一个比。

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