[發明專利]一種基于協作通信的高安全能量效率的信息傳輸方法

有效

• 申請號: 201710114379.2
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106879029B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 任品毅;周先文;杜清河
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H04W28/16
• 分類號: H04W28/16;H04W52/14;H04L29/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

1.一種基于協作通信的高安全能量效率的信息傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)設認知無線電模型中有一個主用戶及N個次級用戶，主用戶及每個次級用戶均配有單根天線且工作在半雙工模式下，獲取主用戶的最優發射功率P_s^*、主用戶的最優安全能量效率ξ^*、主用戶的最大安全傳輸速率U_P、最優次級用戶、最優次級用戶的最優發射功率及最優次級用戶的最大傳輸速率U_si；

2)主用戶的發射端以主用戶的最優發射功率P_s^*、主用戶的最優安全能量效率ξ^*及主用戶的最大安全傳輸速率U_P進行信息的發射，主用戶的接收端及最優次級用戶的接收端進行信息的接收，最優次級用戶的發射端將其接收端接收到的信息以最優次級用戶的最優發射功率進行轉發，主用戶的接收端接收最優次級用戶的發射端發射過來的信息，并將最優次級用戶的發射端發射過來的信息與主用戶的發射端發射過來的信息進行合并，并將合并后的信息作為主用戶最終的接收信息；

3)最優次級用戶獲取接入頻譜，然后利用接入頻譜以最優次級用戶的最大傳輸速率U_si進行信號的傳輸，完成基于協作通信的高安全能量效率的信息傳輸。

2.根據權利要求1所述的基于協作通信的高安全能量效率的信息傳輸方法，其特征在于，步驟1)中計算主用戶的最優發射功率P_s^*、主用戶的最優安全能量效率ξ、最優次級用戶、最優次級用戶的最優發射功率的具體操作為：

設P_s為主用戶的發射功率，P_r為次級用戶的發射功率，則主用戶發射端的安全能量效率ξ(P_s,P_r)為：

建立以主用戶發射端的安全能量效率最高為目的的優化問題，即

其中，為次級用戶SU_i的最大功率限制；

設次級用戶SU_i滿足R_r≥R₀的限制條件，R₀為正確解碼門限，則主用戶的最優發射功率P_s^*為：

則式(2)中的優化條件可以轉化為：

設與參數規劃問題max{R(x)-ξP(x):x∈S}的最優求解是等價的，分式規劃取最大值時，當且僅當max{R(x)-ξ^*P(x):x∈S}＝0；

則優化問題可以轉換為尋到ξ^*,P_s^*,使式(5)成立，其中，

max{F(ξ,P)＝R_sec(P)-ξP_tot(P):P∈S}＝0 (5)

其中，ξ為主用戶的安全能量效率，P＝(P_s,P_r)；

根據Dinkelbach方法將式(5)轉化為：

其中，i為第i次迭代，ξ_i為第i迭代時主用戶的安全能量效率；

設置ξ_i的初始化值ξ₀，再對F(ξ,P)＝R_sec(P)-ξP_tot(P):P∈S進行迭代，當|F(ξ_i,P^*(ξ_i))|≤ε，迭代完成，得主用戶的最優發射功率P_s^*、主用戶的最優安全能量效率ξ^*、最優次級用戶、最優次級用戶的最優發射功率其中，最優次級用戶為主用戶的安全能量效率為最優時對應的次級用戶，ξ_i的更新函數為：

P^*(ξ_i)為第i次迭代時次級用戶的最優發射功率與主用戶的最優發射功率構成的集合。