[发明专利]一种考虑失真噪声的多蜂窝异构网络鲁棒安全传输方法

说明书

本发明涉及一种考虑失真噪声的多蜂窝异构网络鲁棒安全传输方法，属于无线网络资源分配与传输技术领域，包括：S1：初始化系统参数；S2：计算第n个飞蜂窝中用户i的发射功率；S3：计算第n个飞蜂窝基站处人工噪声；S4：计算所有飞蜂窝用户的总能效；S5：更新拉格朗日乘子；S6：判断第n个飞蜂窝基站发射功率是否在最大发射功率阈值内；是S7，否S9；S7：计算所有飞蜂窝基站对第m个宏蜂窝用户的干扰功率，判断是否满足阈值，是S8，否S9；S8：计算第n个飞蜂窝中用户i的安全速率，判断是否达到阈值；是S9，否S2；S9：达到最大迭代次数后输出第n个飞蜂窝中用户i的最优发射功率和第n个飞蜂窝基站处最优人工噪声；否则返回S2。

技术领域

本发明属于无线网络资源分配与传输技术领域，涉及一种考虑失真噪声的多蜂窝异构网络鲁棒安全传输方法。

背景技术

随着通信技术的高速发展，各类终端设备的数量快速增长，导致整个通信系统的能量消耗剧增、频谱资源短缺。因此，对无线网络的吞吐量和频谱效率等方面提出了更高的要求。异构网络因可以提高系统的吞吐量和覆盖范围、解决小区边缘用户资源分配不均而受到广泛关注。另一方面，由于低成本、低质量元件构成的射频收发机会遭受严重的失真噪声，包括相位噪声和放大器的非线性，导致实际数据与理论数据的差距变大。因此，基于失真噪声的异构网络相关研究具有重要意义。

随着通信终端业务的多样化、智能化，移动设备的能量消耗越来越严重。为了实现绿色通信，在保证一定的数据速率的前提下，如何降低电路功率消耗是一个有意义的问题。因此，基于异构网络的能量效率最大化的研究十分关键。由于多层异构网络的动态拓扑结构以及无线传输固有的广播特性，机密信息在传输过程中容易被窃听者窃取。此外，目前对该问题的研究主要考虑完美信道状态信息，由于实际物理信道的估计误差、反馈时延和量化误差的影响，基站难以获得精准的信道状态信息。因此，研究能效最大化的鲁棒安全资源分配问题具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种考虑失真噪声的多蜂窝异构网络鲁棒安全传输方法，考虑飞蜂窝用户最小安全速率约束、飞蜂窝基站最大发射功率约束以及宏蜂窝用户最大允许干扰功率约束，以能量效率最大化为优化目标，对基于失真噪声的多蜂窝异构网络建立网络模型和系统模型。利用丁克尔巴赫法、最坏准则法和连续凸近似法，将原问题转化为等价的凸优化形式，并利用拉格朗日对偶方法求得飞蜂窝基站最优发射功率和人工噪声。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种考虑失真噪声的多蜂窝异构网络鲁棒安全传输方法，包括以下步骤：

S1：初始化系统参数；

S2：计算第n个飞蜂窝中用户i的发射功率p_i,n；

S3：计算第n个飞蜂窝基站处人工噪声Z_n；

S4：计算所有飞蜂窝用户的总能效η_E；

S5：更新拉格朗日乘子；

S6：判断第n个飞蜂窝基站发射功率是否小于等于最大发射功率阈值；若是，则进入步骤在S7；否则，进入S9；

S7：计算所有飞蜂窝基站对第m个宏蜂窝用户的干扰功率，并判断该值是否小于等于第m个宏蜂窝用户干扰功率阈值；若是，则进入步骤S8；否则，进入步骤S9；

S8：计算第n个飞蜂窝中用户i的安全速率，并判断该值是否大于等于第n个飞蜂窝中用户i的最小安全速率阈值；若是，则进入S9；否则，进入下一次迭代，返回步骤S2；

S9：判断当前迭代次数是否大于最大迭代次数；若是，则结束，输出第n个飞蜂窝中用户i的最优发射功率和第n个飞蜂窝基站处最优人工噪声；否则，进入下一次迭代，返回步骤S2。