[发明专利]基于SWIPT的大规模MIMO系统最大化最小用户安全能效优化方法

说明书

本发明请求保护一种基于SWIPT的大规模MIMO系统最大化最小用户安全能效优化方法，包括：初始化；根据初始化能效判断是否满足能效约束条件，如果条件满足，给出最优安全能效，方法结束；否则，进入下一步，迭代优化用户功率分配因子。迭代优化BS功率分配因子。迭代优化BS平均发射功率。最后，利用二分法迭代搜索安全能效，判断是否满足最大安全能效函数和最小安全能效乘积约束，如果条件成立，更新最小安全能效，若更新后的值满足约束条件，则继续迭代，否则输出最大安全能效；如果条件不成立，更新最大安全能效，若更新后的值满足约束条件，则继续迭代，否则输出最小安全能效。本发明所得结果能明显提高系统安全能效资源利用率，实用性和可行性强。

技术领域

本发明属于安全能效(SEE)资源管理技术领域，具体是基于同时无线信息和功率传输(SWIPT)的大规模多输入多输出(MIMO)系统最大化最小用户安全能效资源分配方法。

背景技术

随着移动互联网技术研发的不断加快，无线信息的广播特性使得信息高速率传输的安全性受到严重威胁，物理层安全日益成为研究的重点。目前，5G移动通信主要从网络安全系统架构、组网技术及无线传输技术等方面进行变革，来提升移动安全通信的可达速率和能量效率等问题。

传统的信息安全技术，主要集中在高层，利用密钥对发送端和接收端进行加密及解密。香农指出，当合法发送端和合法接收端共享密钥时，如果共享密钥的熵大于信息熵，那么窃听者将窃取不到保密信息，此时，合法发送端和合法接收端能够进行安全的保密通信。但是，香农模型是建立在无噪信道模型上，和实际不符。之后，Wyner将香农模型延伸到有噪信道模型，并指出，当合法发送端的信道存在窃听者窃取信息时，一定存在一种无需借助其他加密技术的信道编码方案使得保密信息安全无误的传输。但是，由于无线信道的开放性，仅仅依赖单一的信道编码方案很难满足5G无线通信需求。根据以上分析，将物理层安全技术作为高层加密技术的补充，利用物理层安全技术来提高系统安全性。

近年来，SWIPT技术和大规模MIMO技术作为通信行业的研究热点。SWIPT辅助大规模MIMO通信是一种随时代发展的绿色能源通信，但SWIPT技术在同时提供无线数据和无线能量接入的同时可能会被窃听者窃取，为了降低窃听者的窃听能力，需要采用相应的技术来降低窃听者的干扰。从Goel等人提出人工噪声(AN)辅助通信以来，便得到了广泛认可。因此，在SWIPT系统中注入AN不仅可以对窃听者产生干扰，也可以为接收端提供能量。

针对系统安全性，安全容量和安全能效问题已成为衡量系统性能的有效指标，而系统安全容量和安全能效资源利用率都依赖于资源分配方法的性能。通过阅读大量文献可知，现有文献主要采用系统安全能效资源分配方法和系统安全速率资源分配方法来最大化系统安全能效，忽略了用户处于最坏情况下的安全能效。因此，本发明提出了一种基于SWIPT的大规模MIMO系统最大化最小用户安全能效优化方法。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种基于SWIPT的大规模MIMO系统最大化最小用户安全能效优化方法。本发明的技术方案如下：

一种基于SWIPT的大规模MIMO系统最大化最小用户安全能效优化方法，用于网络资源分配，其包括以下步骤：