[发明专利]基于NOMA的D2D通信物理层安全功率分配方法

权利要求书

1.一种基于NOMA的D2D通信物理层安全功率分配方法，该方法适用于NOMA使能的D2D通信系统，该系统包括一个基站BS、一个蜂窝用户c₁、一个窃听者Eve和一个D2D用户组，该D2D用户组包含1个D2D发送端DT和2个D2D接收端DR₁、DR₂；其中，DR₁到DT的距离远远小于DR2到DT的距离，DR₁为近端用户，具有较强的信道增益，DR₂为远端用户，有较弱的信道增益；D2D发送端DT使用NOMA方案与两个D2D接收端DR₁、DR₂进行通信，窃听者Eve试图窃听D2D发射机DT发射给DR₁和DR₂的信号，基站BS位于小区中心并且使用OMA技术为蜂窝用户c₁服务，D2D组通信复用蜂窝上行链路的频谱资源；

该通信系统的功率分配方法具体包括：

基站获取蜂窝用户c1、D2D接收端DR1、DR2、窃听者Eve的理想信道状态信息及计算其通信速率，其中，系统中的设备均是单天线，设备间的信道建模为瑞利信道，表示蜂窝用户c₁到DR₁、DR₂的干扰信道增益，分别是DT、c₁到窃听者Eve的信道增益，分别是DT到DR₁、DR₂的信道增益；

基站根据获取到的信息，求出D2D组通信的保密率，以最大化D2D组的保密率为目标，计算在D2D发送端的功率分配系数，并将该功率分配系数转发给D2D发射端。

2.根据权利要求1所述的基于NOMA的D2D通信物理层安全功率分配方法，其特征在于：D2D组的保密率SR为DR₁、DR₂的通信速率R₁、R₂之和减去窃听者解码DR₁、DR₂的速率其中，δ²为加性高斯白噪声的功率，p_c为蜂窝用户c1的发射功率。

3.根据权利要求1所述的基于NOMA的D2D通信物理层安全功率分配方法，其特征在于：特别地，窃听者Eve解码DR₁的信号时把DR₂的信号和c₁的信号当作干扰信号，同理，其在解码DR₂的信号时，把DR₁的信号和c₁的信号当作干扰信号。

4.根据权利要求1所述的基于NOMA的D2D通信物理层安全功率分配方法，其特征在于：基站在计算D2D发射端DT的功率分配系数α时保证了，DR₁、DR₂的最小通信速率，其中，为DR₁，DR₂通信时的最低速率要求对应的信噪比。

5.根据权利要求1所述的基于NOMA的D2D通信物理层安全功率分配方法，其特征在于：定义p₁＝αQ_T，p₂＝(1-α)Q_T，0α0.5，p₁为DT端给DR₁分配的发送功率，p₂为DT端给DR₂分配的发送功率，Q_T为DT端最大发射功率。

6.根据权利要求1所述的基于NOMA的D2D通信物理层安全功率分配方法，其特征在于：基站根据对DR₁、DR₂的服务质量保障，计算出功率分配系数α的范围：

7.根据权利要求1所述的基于NOMA的D2D通信物理层安全功率分配方法，其特征在于：根据KKT条件，当功率分配系数或时，D2D组的通信保密速率最大，基站把计算得到的发送给DT，DT比较功率分配系数对应的保密率Sr₁，Sr₂的大小，选取保密速率最大对应的α取值作为最终的功率分配方案。