[发明专利]一种基于干扰选择的蜂窝网络中空闲用户协作干扰方法

权利要求书

1.一种基于干扰选择的蜂窝网络中空闲用户协作干扰方法，其特征是蜂窝网络中包括大量均匀分布的宏基站Φ_b，用户Φ_u，以及窃听者Φ_e，基站、用户和窃听者的密度分布记为λ_b、λ_u和λ_e，基站下行功率为P_b，考虑λ_u＞＞λ_b的情况，网络中所有节点均为单天线，用户均工作于全双工模式；利用空闲用户和预订用户发送干扰信号两种协作干扰方式进行通信，当用户有安全传输需求时，向基站和网络发出安全传输请求，由基站依据收集到的空闲用户的位置信息，在所有空闲用户中做出选择，并通知选定的空闲用户协作发送干扰信号，与此同时，典型用户和其他预定用户在接收下行信号的同时发送干扰信号；其中，将蜂窝网络中有安全传输需求的用户称为典型用户，将本小区和其他小区中与典型用户占用不同时隙的用户称为空闲用户，将其他小区中与典型用户占用同一时隙的用户称为预定用户；

基站选择空闲用户的方法为：(1)空闲用户到基站的距离小于设定阈值R_b；(2)空闲用户到所有预定用户的平均干扰强度小于阈值τ_u；其中，用户的连接概率与R_b值和τ_u值成负相关，安全概率与R_b值和τ_u值成正相关，通过线性搜索的方法选择R_b值和τ_u值来满足用户的连接概率和安全概率的需求。

2.根据权利要求1所述的一种基于干扰选择的蜂窝网络中空闲用户协作干扰方法，其特征是通过以下方式分析典型用户的连接概率和安全概率，来选择空闲用户参与协作干扰，以提升典型用户的安全性能：

定义连接概率为典型用户端接收信干噪比大于设定的阈值θ_c的概率，以满足用户解调需要，典型用户的连接概率计算为：

其中N_S和N₀分别表示残留的自干扰强度和典型用户端的噪声功率，α为路径损耗因子，I_B表示基站功率对典型用户的干扰强度，其拉普拉斯变换表示为：

其中(a)_n＝a(a+1)(a+2)...(a+n-1)为高斯超几何函数，I_U表示其他小区的预定用户对典型用户的干扰信号强度，其拉普拉斯变换表示为

csc(·)为余割函数，P_u表示典型用户和预定用户发送干扰信号的功率；

f_x(x)表示合法信道的距离的概率密度函数，表示为

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

I_J表示空闲用户对于典型用户的干扰信号强度，其拉普拉斯变换表示为

其中R_u由阈值τ_u得来，R_b为空闲用户到基站距离的设定阈值，λ_j＝λ_u-λ_b，函数θ(v,y,R_b)由参数v，y和R_b确定，并由下式给出：

而表示为

定义安全概率为所有窃听者端的接收信干噪比均小于设定的阈值θ_e的概率，从而使得所有窃听者均无法正常解调，典型用户的安全概率计算为：

其中由式(2)类比给出，表示为

表示为

其中参考式(7)给出，表示为

θ(v,y,x)由式(6)类比给出，是变量R_j的概率密度函数，表示为

3.根据权利要求1所述的一种基于干扰选择的蜂窝网络中空闲用户协作干扰方法，其特征是基站通过GPS、信道估计手段获取网络中所有用户的位置信息。