[發明專利]最大化無人機下行非正交多址NOMA移動用戶最小安全速率的功率優化方法

有效

• 申請號: 201910988246.7
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110730494B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 賈敏;尹志勝;郭慶;顧學邁;劉曉鋒
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H04W52/24
• 分類號: H04W52/24;H04W52/26;H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 劉士寶

最大化無人機下行非正交多址NOMA移動用戶最小安全速率的功率優化方法，涉及信息與通信技術領域。是為了提高最大化無人機下行非正交多址(NOMA)移動用戶最小安全速率，本發明設計了一種最大化無人機下行非正交多址(NOMA)移動用戶最小安全速率的功率優化方法，所述方法可以針對大量NOMA移動用戶的安全傳輸進行功率分配優化，同時所述方法可有效利用有限資源在保證物聯網業務一定的服務質量的同時，相對于平均功率分配方法能夠有效提升NOMA移動用戶的安全速率。

技術領域

本發明涉及信息與通信技術領域。

背景技術

無人機被認為是未來空天地一體化網絡的重要組成部分，因為它能夠提供靈活的重新配置的無線連接，具有很高的靈活性。特別是在地面網絡被破壞或沒有地面網絡覆蓋的緊急情況下，經常派出無人機執行一些臨時任務，例如為偏遠地區的物聯網(IoT)節點和移動用戶提供無人機覆蓋。此外，無人機提供的視距(LoS)通道有助于提高系統容量。為了充分發揮無人機的潛力，非正交多址(NOMA)已被應用到無人機通信中，以提高頻譜利用率，提高通信能力。雖然無人機輔助通信帶來各種優勢，但眾所周知，它很容易受到竊聽攻擊。

為了保證無人機通信的保密性能，對其物理層安全性進行了廣泛的研究。為了提高無人機的保密性，利用無人機的移動性，提出了一種聯合軌跡和傳輸功率優化方法，最大限度地提高無人機傳輸干擾信號以對抗竊聽的保密率。一種干擾無人機被設計用來與串謀竊聽者進行干擾，以保護特定無人機的傳輸信息。此外，當竊聽者(Eves)不知道譯碼順序時，NOMA可用于實現物理層安全。此外，有研究分析了NOMA的頻譜效率和安全性，結果表明NOMA傳輸性能優于正交多址(OMA)方案。

此外，無人機通常能夠在物理上檢測到保護區內可疑的Eves的存在，這是一個安全的區域，沒有任何Eves的存在。無人機輔助通信為偏遠地區的安全傳輸提供了一個很有前途的解決方案。

此外，由于空對地鏈路的LoS信道通常在偏遠地區的小規模衰落中占主導地位，利用隨機信道的差異實現物理層安全是一個挑戰。

發明內容

本發明是為了提高最大化無人機下行非正交多址(NOMA)移動用戶最小安全速率，

從而提出一種最大化無人機下行非正交多址NOMA移動用戶最小安全速率的功率優化方法

最大化無人機下行非正交多址NOMA移動用戶最小安全速率的功率優化方法，其特征是：它包括以下步驟：

步驟一、建立最大化無人機下行非正交多址(NOMA)移動用戶最小安全速率的問題模型；

設P_t為無人機的總功率，P_U為無人機用于下行非正交多址NOMA移動用戶安全傳輸的功率，P_N為無人機物聯網業務的功率，并且P_N+P_U≤P_t；則無人機到第k個終端的信道模型gk為：

其中:β₀代表在參考距離為d₀＝1米(m)的信道功率增益，H為無人機的高度，X_k為無人機到該終端的水平距離；設α為無人機下行物聯網業務與NOMA移動用戶的帶寬分配系數，基于NOMA的性質特點，則移動用戶能夠復用的頻率資源為αB，則物聯網業務的帶寬為(1-α)B；設NOMA移動用戶的信道增益服從：

其中：u_j代表第j個NOMA用戶)，則利用串行干擾消除(SIC)技術在解調第j個用戶的信號時，假設它前面j-1個用戶的信號已成功解調。綜上，第j個用戶的可達速率表示為：