本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)資源分配技術(shù)，特別是一種非正交多址接入異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)資源分配方法。

背景技術(shù)：

近年來，各類無線接入技術(shù)得到快速發(fā)展，然而，無線接入技術(shù)的異構(gòu)性，以及用戶需求的多樣性導(dǎo)致任何一種單一的無線接入技術(shù)均無法滿足用戶所有的業(yè)務(wù)需求,促使各種無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同與融合共存，構(gòu)成異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)安全是無線網(wǎng)絡(luò)的核心問題之一，也是無線網(wǎng)絡(luò)成功推廣和應(yīng)用的基本條件，近年來，隨著異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的急劇增加和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及，網(wǎng)絡(luò)安全問題也將面臨更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如何保證和提高信息的安全性，一直是異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的一個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域。

用戶快速增長的移動(dòng)業(yè)務(wù)需求對傳統(tǒng)無線通信技術(shù)，特別是多址接入技術(shù)提出挑戰(zhàn)，非正交多址技術(shù)的提出有望在傳統(tǒng)正交多址接入技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)用戶傳輸性能及網(wǎng)絡(luò)容量的提升。非正交多址技術(shù)是指網(wǎng)絡(luò)為不同用戶分配不同資源(頻率、時(shí)隙、碼字等)，從而在實(shí)現(xiàn)多用戶共享系統(tǒng)資源的同時(shí)，可有效避免用戶間干擾。非正交多址技術(shù)則是指網(wǎng)絡(luò)為多個(gè)用戶分配相同的時(shí)隙頻率資源，以實(shí)現(xiàn)用戶信息傳輸。非正交多址系統(tǒng)的接收端通過采用各種干擾消除技術(shù)實(shí)現(xiàn)對接收信號(hào)的正確解調(diào)。與正交多址技術(shù)相比，非正交多址技術(shù)可有效實(shí)現(xiàn)頻譜效率的提升及系統(tǒng)容量的增加。

目前已有研究中，有文獻(xiàn)研究在包含一個(gè)竊聽者、多個(gè)合法用戶、一個(gè)竊聽者的單輸入單輸出非正交多址系統(tǒng)的安全問題，文獻(xiàn)通過定義傳輸功率的可行域以滿足用戶的去quality ofservice(Qos)需求及優(yōu)化功率分配，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全速率優(yōu)化。又例如，有文獻(xiàn)考慮5G網(wǎng)絡(luò)非正交多址系統(tǒng)中聯(lián)合功率分配和信道分配問題，提出一種基于系統(tǒng)聯(lián)合速率優(yōu)化的功率及信道分配策略。

非正交多址異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)用戶調(diào)度及功率分配機(jī)制對傳統(tǒng)資源分配方式提出困難及挑戰(zhàn)。此外，現(xiàn)有非正交多址系統(tǒng)資源分配研究較多考慮吞吐量、覆蓋范圍及頻譜利用率的提升，較少研究網(wǎng)絡(luò)能效性能優(yōu)化，可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)能效較低，對于能效敏感用戶設(shè)備而言，傳輸性能及用戶體驗(yàn)難以保障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種非正交多址接入異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，包括如下技術(shù)方案：

一種非正交多址接入異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)資源分配方法，該方法中，異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)上行傳輸場景中，各接入網(wǎng)絡(luò)采用正交接入方式，同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部用戶采用非正交多址接入方式接入網(wǎng)絡(luò)，各接入網(wǎng)絡(luò)中均存在一個(gè)竊聽者可竊聽本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用戶信息；建模網(wǎng)絡(luò)中合法用戶安全能效為其安全傳輸速率與用戶功率消耗之比，基于用戶聯(lián)合安全能效優(yōu)化實(shí)現(xiàn)用戶關(guān)聯(lián)及功率分配；該方法具體包括以下步驟：步驟1)：建模用戶聯(lián)合安全能效η；步驟2)：計(jì)算用戶的安全速率，對信道增益進(jìn)行排序；步驟3)：計(jì)算用戶傳輸速率以及竊聽速率；步驟4)：優(yōu)化確定用戶發(fā)送功率及關(guān)聯(lián)策略。

進(jìn)一步，在步驟1)中，建模用戶聯(lián)合安全能效η為所有選擇接入網(wǎng)絡(luò)用戶的安全能效和，即其中，η_mn為第m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)對應(yīng)的安全能效；1≤m≤M，1≤n≤N，M及N分別為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中用戶總數(shù)及網(wǎng)絡(luò)數(shù)目；x_mn為用戶、網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)標(biāo)識(shí)，x_mn＝1表示為第m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，否則，x_mn＝0；

所述η_mn定義為其中，表示第m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)用戶最低安全速率，P_mn表示m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)用戶發(fā)送功率，P^cir表示用戶接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)電路所消耗的功率。

進(jìn)一步，在步驟2)中，根據(jù)公式計(jì)算第m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)用戶最低安全速率，其中，表示第m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)用戶傳輸速率；表示第m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)n中竊聽者對用戶的竊聽速率；

定義為第m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)，用戶與基站之間鏈路的信道增益，其中，d_mn表示第m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的距離，f_n表示接入網(wǎng)絡(luò)n的頻段，c表示光速；對該信道增益進(jìn)行排序，令h_1n≤h_2n...≤h_Mn。

進(jìn)一步，在步驟3)中，用戶采用非正交多址接入方式傳輸信息，采用串行干擾消除技術(shù)(Successive InterferenceCancellation，SIC)進(jìn)行多用戶干擾檢測和刪除，以保證系統(tǒng)的正常通信，即SIC接收機(jī)將不同用戶信道增益進(jìn)行順序排序，在接收信號(hào)中首先對信道增益最高的用戶進(jìn)行判決，得到對應(yīng)信號(hào)后，將該用戶信號(hào)從接收信號(hào)中刪除，進(jìn)而對剩余用戶信號(hào)重復(fù)執(zhí)行上述操作，直至完成所有用戶的信號(hào)檢測；

根據(jù)公式計(jì)算第m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)用戶傳輸速率，根據(jù)公式計(jì)算第M個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)用戶傳輸速率，其中，B_n表示第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶寬，σ²為傳輸信道噪聲功率；

根據(jù)公式計(jì)算當(dāng)?shù)趍個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)n中竊聽者對用戶的竊聽速率，其中，表示第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)中竊聽者與第m個(gè)用戶之間鏈路的信道增益，根據(jù)公式計(jì)算當(dāng)?shù)贛個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)n中竊聽者對用戶的竊聽速率。

進(jìn)一步，在步驟4)中，最大化安全能效確定用戶最優(yōu)功率以及用戶關(guān)聯(lián)策略，在滿足用戶的發(fā)送功率小于最大發(fā)送功率、用戶傳輸安全速率大于用戶最低傳輸速率需求、x_mn∈{0,1}以及條件下優(yōu)化確定傳輸功率P_mn以及用戶-網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)策略，即

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提出的非正交多址接入異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)資源分配方法能夠優(yōu)化異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)的能效性能，提升用戶體驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)安全性，具有很好的應(yīng)用前景。

附圖說明

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說明：

圖1為非正交多址接入異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)場景示意圖；

圖2為本發(fā)明所述方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本發(fā)明提出一種非正交多址接入異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)資源分配算法，在異構(gòu)融合網(wǎng)絡(luò)上行傳輸場景中，各接入網(wǎng)絡(luò)采用正交接入方式，同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部用戶采用非正交多址接入方式接入網(wǎng)絡(luò)，各接入網(wǎng)絡(luò)中均存在一個(gè)竊聽者可竊聽本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)用戶信息。建模網(wǎng)絡(luò)中合法用戶安全能效為其安全傳輸速率與用戶功率消耗之比，基于用戶聯(lián)合安全能效優(yōu)化實(shí)現(xiàn)用戶關(guān)聯(lián)及功率分配。

圖1為非正交多址接入異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)場景圖，非正交多址接入異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中用戶選擇網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，網(wǎng)絡(luò)中還存在竊聽者，通過同時(shí)優(yōu)化用戶-網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)以及功率分配來最大化用戶能效。

圖2為本發(fā)明所述方法的流程示意圖，如圖所示，本發(fā)明所述方法具體包括以下步驟：

1)建模用戶聯(lián)合能效η：

建模用戶聯(lián)合安全能效η為所有選擇接入網(wǎng)絡(luò)用戶的安全能效和，即其中，η_mn為第m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)對應(yīng)的安全能效；1≤m≤M，1≤n≤N，M及N分別為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中用戶總數(shù)及網(wǎng)絡(luò)數(shù)目；x_mn為用戶、網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)標(biāo)識(shí)，x_mn＝1表示為第m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，否則，x_mn＝0。

2)計(jì)算用戶的安全速率：

根據(jù)公式計(jì)算第m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)用戶最低安全速率，其中，表示第m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)用戶傳輸速率；表示第m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)n中竊聽者對用戶的竊聽速率。

3)計(jì)算用戶傳輸速率以及竊聽速率：

根據(jù)公式計(jì)算第m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)用戶傳輸速率，根據(jù)公式計(jì)算第M個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)用戶傳輸速率，其中，B_n表示第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)帶寬，P_mn表示m個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)用戶發(fā)送功率，P^cir表示用戶接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)電路所消耗的功率，σ²為傳輸信道噪聲功率。

根據(jù)公式計(jì)算當(dāng)?shù)趍個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)n中竊聽者對用戶的竊聽速率，其中,表示第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)中竊聽者與第m個(gè)用戶之間鏈路的信道增益，根據(jù)公式計(jì)算當(dāng)?shù)贛個(gè)用戶與第n個(gè)網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)n中竊聽者對用戶的竊聽速率。

4)優(yōu)化確定用戶發(fā)送功率及關(guān)聯(lián)策略；

最大化安全能效確定用戶最優(yōu)功率以及用戶關(guān)聯(lián)策略，在滿足用戶的發(fā)送功率小于最大發(fā)送功率、用戶傳輸安全速率大于用戶最低傳輸速率需求、x_mn∈{0,1}以及條件下優(yōu)化確定傳輸功率P_mn以及用戶-網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)策略，即

最后說明的是，以上優(yōu)選實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管通過上述優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發(fā)明權(quán)利要求書所限定的范圍。