[发明专利]基于协作干扰的资源分配方法、系统及存储介质

说明书

本发明公开了一种基于协作干扰的资源分配方法、系统及存储介质，该系统包括：基站、主用户终端、窃听用户终端，及至少两个次级用户终端，两个次级用户终端包括第一次级用户终端和第二次级用户终端，该方法包括：基站向主用户终端及第一次级用户终端发送信息，同时第一次级用户终端接收第二次级用户终端发送的信息；第一次级用户终端将接收到的基站发送的信息采用DF方式转发至主用户终端，同时与第二次级用户进行通信，以采用次级用户间的通信信号作为对窃听用户终端的干扰。本发明通过引入次级用户代替噪声干扰节点，有效提高了频谱效率和能量效率，同时从单天线的基础上将问题拓展到MIMO系统当中，大大提高了系统的安全可靠性和通信效率。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于协作干扰的资源分配方法、系统及存储介质。

背景技术

目前基于协作干扰的物理层安全技术应用非常广泛，大部分都是采用固定的协作干扰节点通过发送噪声对窃听者进行干扰。这种方式需要干扰节点消耗大量的能量制造和发送噪声，既不环保，频谱利用率也不高，甚至可能会对用户接收效果带来不利影响。现有技术中，也有采用通过接入次级用户，利用次级用户间的通信作为干扰信号的方式提高能量和频谱效率，但仅局限于单天线的情况。在目前4G、5G技术的发展形势下，MIMO已成为通信技术的主流，单天线早已经不能满足目前的需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种利用次级用户通信实现物理层安全的基于协作干扰的资源分配方法、系统及存储介质，以提高频谱效率、提高通信容量、达到节能减排效果。

为实现上述目的，本发明提供的一种基于协作干扰的资源分配方法，所述方法应用于通信网络系统，所述通信网络系统包括：基站、主用户终端、窃听用户终端，以及至少两个次级用户终端，所述两个次级用户终端包括第一次级用户终端和第二次级用户终端，所述方法包括以下步骤：

基站向主用户终端及第一次级用户终端发送信息，同时所述第一次级用户终端接收第二次级用户终端发送的信息；

所述第一次级用户终端将接收到的所述基站发送的信息采用DF方式转发至所述主用户终端，同时与所述第二次级用户进行通信，以采用次级用户间的通信信号作为对窃听用户终端的干扰。

其中，所述方法还包括：

获取所述通信网络系统当中每个节点获得的通信容量；

基于每个节点获得的通信容量，设计资源分配算法；

求解所述资源分配算法，计算获得功率分配方案。

其中，所述求解所述资源分配算法，计算获得功率分配方案的步骤包括：

S1，设计预设的惩罚函数；

S2，选取任意初始功率；

S3，利用退火算法的方式对预设的资源分配算法进行迭代求解，获得惩罚函数的值；

S4，判断惩罚函数的值与预设的惩罚函数的比较结果，若误差较大，则提高惩罚系数，重新开始第S2步，若惩罚函数值很小，则该结果为最优值，获得最优功率分配方案。

其中，所述基于每个节点获得的通信容量，设计资源分配算法的步骤中包括：

基于每个节点获得的通信容量，获得所述主用户终端的保密容量；

基于所述主用户终端的保密容量，以及所述基站、主用户终端、次级用户终端的通信功率，构造所述资源分配算法。

本发明还提出一种通信网络系统，所述通信网络系统包括：基站、主用户终端、窃听用户终端，以及至少两个次级用户终端，所述两个次级用户终端包括第一次级用户终端和第二次级用户终端，其中：

基站，用于向所述主用户终端及第一次级用户终端发送信息，同时所述第一次级用户终端接收第二次级用户终端发送的信息；