[發明專利]一種基于干擾選擇的蜂窩網絡中空閑用戶協作干擾方法

有效

• 申請號: 201911026796.7
• 申請日: 2019-10-26
• 公開（公告）號: CN110856166B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 高媛媛;王世界;李亦高;臧國珍;沙楠;郭明喜;劉笑辰;張廣娜;黃晟;王小雨
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: H04W12/63
• 分類號: H04W12/63;H04W12/12;H04W24/02
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 奚銘

1.一種基于干擾選擇的蜂窩網絡中空閑用戶協作干擾方法，其特征是蜂窩網絡中包括大量均勻分布的宏基站Φ_b，用戶Φ_u，以及竊聽者Φ_e，基站、用戶和竊聽者的密度分布記為λ_b、λ_u和λ_e，基站下行功率為P_b，考慮λ_u＞＞λ_b的情況，網絡中所有節點均為單天線，用戶均工作于全雙工模式；利用空閑用戶和預訂用戶發送干擾信號兩種協作干擾方式進行通信，當用戶有安全傳輸需求時，向基站和網絡發出安全傳輸請求，由基站依據收集到的空閑用戶的位置信息，在所有空閑用戶中做出選擇，并通知選定的空閑用戶協作發送干擾信號，與此同時，典型用戶和其他預定用戶在接收下行信號的同時發送干擾信號；其中，將蜂窩網絡中有安全傳輸需求的用戶稱為典型用戶，將本小區和其他小區中與典型用戶占用不同時隙的用戶稱為空閑用戶，將其他小區中與典型用戶占用同一時隙的用戶稱為預定用戶；

基站選擇空閑用戶的方法為：(1)空閑用戶到基站的距離小于設定閾值R_b；(2)空閑用戶到所有預定用戶的平均干擾強度小于閾值τ_u；其中，用戶的連接概率與R_b值和τ_u值成負相關，安全概率與R_b值和τ_u值成正相關，通過線性搜索的方法選擇R_b值和τ_u值來滿足用戶的連接概率和安全概率的需求。

2.根據權利要求1所述的一種基于干擾選擇的蜂窩網絡中空閑用戶協作干擾方法，其特征是通過以下方式分析典型用戶的連接概率和安全概率，來選擇空閑用戶參與協作干擾，以提升典型用戶的安全性能：

定義連接概率為典型用戶端接收信干噪比大于設定的閾值θ_c的概率，以滿足用戶解調需要，典型用戶的連接概率計算為：

其中N_S和N₀分別表示殘留的自干擾強度和典型用戶端的噪聲功率，α為路徑損耗因子，I_B表示基站功率對典型用戶的干擾強度，其拉普拉斯變換表示為：

其中(a)_n＝a(a+1)(a+2)...(a+n-1)為高斯超幾何函數，I_U表示其他小區的預定用戶對典型用戶的干擾信號強度，其拉普拉斯變換表示為

csc(·)為余割函數，P_u表示典型用戶和預定用戶發送干擾信號的功率；

f_x(x)表示合法信道的距離的概率密度函數，表示為

f_x(x)＝2πλ_bxexp(-πλ_bx²)?????????????????????(4)

I_J表示空閑用戶對于典型用戶的干擾信號強度，其拉普拉斯變換表示為

其中R_u由閾值τ_u得來，R_b為空閑用戶到基站距離的設定閾值，λ_j＝λ_u-λ_b，函數θ(v,y,R_b)由參數v，y和R_b確定，并由下式給出：

而表示為

定義安全概率為所有竊聽者端的接收信干噪比均小于設定的閾值θ_e的概率，從而使得所有竊聽者均無法正常解調，典型用戶的安全概率計算為：

其中由式(2)類比給出，表示為

表示為

其中參考式(7)給出，表示為

θ(v,y,x)由式(6)類比給出，是變量R_j的概率密度函數，表示為

3.根據權利要求1所述的一種基于干擾選擇的蜂窩網絡中空閑用戶協作干擾方法，其特征是基站通過GPS、信道估計手段獲取網絡中所有用戶的位置信息。