[发明专利]一种认知无线网络中基于统计QoS保障的安全传输方法

摘要

本发明公开了一种认知无线网络中基于统计QoS保障的安全传输方法，运用统计时延QoS保障框架来对主用户发射机的统计QoS进行保障，运用统计时延敏感安全传输方案对认知用户的统计时延敏感安全进行保障。保障主用户的统计时延QoS要求和认知用户的统计时延敏感要求都是用统计队列分析理论来进行的。本发明通过用凸包和概率传输理论提出了一个找任意二阶可导函数的凸包的算法，然后通过算法找到了该问题的拉格朗日函数的凸包，最后用K.K.T.条件找到了最优的发射功率，从而得到了认知用户发射机平均最大吞吐量。本发明功率分配策略能够根据主用户发射机的时延QoS要求、认知用户的统计安全约束以及信道条件动态的进行调整。

主权项

一种认知无线网络中基于统计QoS保障的安全传输方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立系统模型；所述的系统模型中包括主网PN和认知网CRN，其中主网PN的带宽资源为W，认知网CRN共享主网PN的一部分带宽资源而与之共存；所述的主网PN包括一个主用户发射机PS和一个主用户接收机PR，所述的认知网CRN包括一个认知用户发射机SS、一个认知用户接收机SR以及一个认知用户窃听接收机SE；其中PS‑PR，PS‑SR，PS‑SE，SS‑PR，SS‑SR，SS‑SE之间的信道增益分别表示为hpp，hps，hpe，hsp，hss，hse；所有的信道增益服从瑞利衰落模型，所有的信道增益在每个帧长T内保持不变，在帧与帧之间独立变化，整个共存的网络增益定义为向量所述的主用户发射机PS以常功率PP发射数据，认知用户发射机SS的发射功率可变；步骤二、确立主用户PU的统计时延QoS保障框架；基于统计队列分析理论，在主用户发射机PS端建立一个队列，此队列具有恒定的数据到达速率RA及随机的数据服务速率Rp，使用队列长度门限违反概率来描述主用户PU的统计时延QoS要求；步骤三、确立认知用户SU的统计时延安全保障框架；在认知用户窃听接收机SE端建立一个队列，此队列具有随机的到达速率为B[t]及恒定的数据服务速率RE，使用队列长度门限违反概率来描述认知用户SU的统计时延敏感安全要求；步骤四、形成待优化问题：在最大化认知无线电网络的发射机的平均吞吐量的同时，满足：a.主用户发射机的统计时延服务质量要求、b.认知用户发射机的统计时延敏感安全要求、c.认知用户发射机的平均发射功率限制、d.认知用户发射机的峰值发射功率限制；步骤五、将待优化问题转化成等价的数学问题，得到其拉格朗日函数并进行求解；步骤六、根据凸包和概率传输理论得到数学问题的凸包算法；步骤七、通过该算法，把非凸的数学问题转化成等价的凸问题，然后使用凸优化理论对其求解，得到最优的功率分配方案。