[发明专利]一种基于边缘缓存的安全低时延毫米波传输方法

权利要求书

1.一种基于边缘缓存的安全低时延毫米波传输方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：前向传输阶段，第l个RRH在前向链路传输阶段接收到的信号如(1)所示，从云端基站到RRHl的下行毫米波信道矩阵云端基站发射波束向量和RRHl的接收波束向量分别为和x表示组播信号，满足E{|x|}²＝1，P表示云端基站的发射功率，n_l是独立同分布并服从的加性高斯白噪声；云端基站和RRH采用单射频链多天线结构，|[q_l]_n|＝1/和其中

其中，M表示RRH天线数目，N表示云端基站天线数目，m表示RRH天线索引，n表示云端基站天线索引；毫米波信道采用有限散射信道模型，毫米波信道如(2)所示：

G是多径的数量,α_l,g代表从CP到RRHl的路径g的复杂增益，θ_l,g和Φ_l,g分别是路径g的到达角和发射角，a_RRH(θ_l,g)表示RRH到CP的导向矢量，表示CP到RRH的导向矢量；

S2：接入传输阶段，L个RRH联合服务所有用户，从RRH到用户k的下行信道矢量为其中是从RRHl到用户k的下行信道矢量，发往用户k的信号为x_k，满足E|x_k|²＝1，用户k收到的信号如(3)所示：

其中是用户k的数字波束成形器，n_k表示用户端；表示模拟波束成形矩阵，是由Diag(z₁,…,z_L)得到，表示RRHl的模拟波束成形矢量；

S3：监听者Eve拦截来自RRH的执行器信息，在Eve接收到的信号如(4)所示：

其中表示从RRH到Eves的信道矢量，n_s表示RRH处的噪声；毫米波信道g_k,和(2)结构相同；

S4：Eves截获用户k的容量如下所示：

最后，用户k的安全传输速率表示为：

其中V＝[v₁,…,v_K]，表示Eve的集合，R_2,k(Z,V)表示用户k可获得的容量；

联合优化第一阶段中云端基站发送波束以及RRH接收波束，第二阶段RRH发送波束来实现系统安全传输时延最小化，具体的步骤如下：

步骤一：获得RRHl的可达组播速率和前向链路传输时延：

其中Ω_f表示文件f的大小，c_k,f是一个满足的二进制变量，f表示缓存文件索引，U表示每个文件的子文件个数，u表示第u个子文件，b_f,u表示第f个文件中的第u个子文件缓存比例；

步骤二：获得用户k安全传输速率和安全传输时延：

其中

步骤三：形成安全传输时延最小化问题(P1)：

式中(11b)为RRH的总发射功率约束；

步骤四：对上述问题等效转化为前向链路时延最小化问题(P1-a)和接入链路时延最小问题(P1-b)：

(P1-a)

(P1-b)

表示云端基站天线数集合，表示RRH天线数目，表示RRH数目集合；

步骤五：通过迭代优化求解前向链路时延最小化问题：

首先，(P1-a)转化为

首先初始化接收波束成形器引入辅助变量η和放松约束(14b)将问题转化为：

其中根据一阶泰勒近似公式，估计出为：

其中表示为初始发射波束成形器，最后，将凸优化问题表示为：

上述问题用标准的凸优化方法来解决，将w^★的每个元素归一化：

w^★表示上述凸优化的解，设计每个RRH的接收波束成形器：

已知最优接收波束成形器为：

重复步骤五过程，直到结果收敛；

步骤六：与前向链路相同，将问题(P1-b)转化为一个凸优化问题(22)，

其中，V_k,α_k,β_k,μ_k,γ_k,ε_k,κ_k,φ_k,ψ_k中V_k表示第k个用户预编码，其余参数均为辅助变量，无实际物理意义；表示用户数目集合，表示矩阵的对角求和，表示等效信道矩阵；I表示单位矩阵，Ξ_k表示干扰矩阵；再通过标准的凸优化算法对其进行求解。