[發(fā)明專利]基于協(xié)作干擾的資源分配方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710805385.2
• 申請(qǐng)日: 2017-09-08
• 公開（公告）號(hào): CN107484246B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹斌;張宇航;吳紹華;張欽宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號(hào): H04W72/04
• 分類號(hào): H04W72/04;H04W72/12;H04B7/0452
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248
• 代理人: 孫偉

本發(fā)明公開了一種基于協(xié)作干擾的資源分配方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)，該系統(tǒng)包括：基站、主用戶終端、竊聽用戶終端，及至少兩個(gè)次級(jí)用戶終端，兩個(gè)次級(jí)用戶終端包括第一次級(jí)用戶終端和第二次級(jí)用戶終端，該方法包括：基站向主用戶終端及第一次級(jí)用戶終端發(fā)送信息，同時(shí)第一次級(jí)用戶終端接收第二次級(jí)用戶終端發(fā)送的信息；第一次級(jí)用戶終端將接收到的基站發(fā)送的信息采用DF方式轉(zhuǎn)發(fā)至主用戶終端，同時(shí)與第二次級(jí)用戶進(jìn)行通信，以采用次級(jí)用戶間的通信信號(hào)作為對(duì)竊聽用戶終端的干擾。本發(fā)明通過引入次級(jí)用戶代替噪聲干擾節(jié)點(diǎn)，有效提高了頻譜效率和能量效率，同時(shí)從單天線的基礎(chǔ)上將問題拓展到MIMO系統(tǒng)當(dāng)中，大大提高了系統(tǒng)的安全可靠性和通信效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于協(xié)作干擾的資源分配方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

目前基于協(xié)作干擾的物理層安全技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，大部分都是采用固定的協(xié)作干擾節(jié)點(diǎn)通過發(fā)送噪聲對(duì)竊聽者進(jìn)行干擾。這種方式需要干擾節(jié)點(diǎn)消耗大量的能量制造和發(fā)送噪聲，既不環(huán)保，頻譜利用率也不高，甚至可能會(huì)對(duì)用戶接收效果帶來不利影響?，F(xiàn)有技術(shù)中，也有采用通過接入次級(jí)用戶，利用次級(jí)用戶間的通信作為干擾信號(hào)的方式提高能量和頻譜效率，但僅局限于單天線的情況。在目前4G、5G技術(shù)的發(fā)展形勢(shì)下，MIMO已成為通信技術(shù)的主流，單天線早已經(jīng)不能滿足目前的需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種利用次級(jí)用戶通信實(shí)現(xiàn)物理層安全的基于協(xié)作干擾的資源分配方法、系統(tǒng)及存儲(chǔ)介質(zhì)，以提高頻譜效率、提高通信容量、達(dá)到節(jié)能減排效果。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的一種基于協(xié)作干擾的資源分配方法，所述方法應(yīng)用于通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括：基站、主用戶終端、竊聽用戶終端，以及至少兩個(gè)次級(jí)用戶終端，所述兩個(gè)次級(jí)用戶終端包括第一次級(jí)用戶終端和第二次級(jí)用戶終端，所述方法包括以下步驟：

基站向主用戶終端及第一次級(jí)用戶終端發(fā)送信息，同時(shí)所述第一次級(jí)用戶終端接收第二次級(jí)用戶終端發(fā)送的信息；

所述第一次級(jí)用戶終端將接收到的所述基站發(fā)送的信息采用DF方式轉(zhuǎn)發(fā)至所述主用戶終端，同時(shí)與所述第二次級(jí)用戶進(jìn)行通信，以采用次級(jí)用戶間的通信信號(hào)作為對(duì)竊聽用戶終端的干擾。

其中，所述方法還包括：

獲取所述通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得的通信容量；

基于每個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得的通信容量，設(shè)計(jì)資源分配算法；

求解所述資源分配算法，計(jì)算獲得功率分配方案。

其中，所述求解所述資源分配算法，計(jì)算獲得功率分配方案的步驟包括：

S1，設(shè)計(jì)預(yù)設(shè)的懲罰函數(shù)；

S2，選取任意初始功率；

S3，利用退火算法的方式對(duì)預(yù)設(shè)的資源分配算法進(jìn)行迭代求解，獲得懲罰函數(shù)的值；

S4，判斷懲罰函數(shù)的值與預(yù)設(shè)的懲罰函數(shù)的比較結(jié)果，若誤差較大，則提高懲罰系數(shù)，重新開始第S2步，若懲罰函數(shù)值很小，則該結(jié)果為最優(yōu)值，獲得最優(yōu)功率分配方案。

其中，所述基于每個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得的通信容量，設(shè)計(jì)資源分配算法的步驟中包括：

基于每個(gè)節(jié)點(diǎn)獲得的通信容量，獲得所述主用戶終端的保密容量；

基于所述主用戶終端的保密容量，以及所述基站、主用戶終端、次級(jí)用戶終端的通信功率，構(gòu)造所述資源分配算法。

本發(fā)明還提出一種通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所述通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括：基站、主用戶終端、竊聽用戶終端，以及至少兩個(gè)次級(jí)用戶終端，所述兩個(gè)次級(jí)用戶終端包括第一次級(jí)用戶終端和第二次級(jí)用戶終端，其中：

基站，用于向所述主用戶終端及第一次級(jí)用戶終端發(fā)送信息，同時(shí)所述第一次級(jí)用戶終端接收第二次級(jí)用戶終端發(fā)送的信息；