[发明专利]一种依概率主动窃听下的稳健D2D功率控制方法

权利要求书

1.一种依概率主动窃听下的稳健D2D功率控制方法，其特征在于，它包括以下步骤：

S1、初始化系统参数：设置外层循环迭代次数、内层循环迭代次数；各D2D用户选择离散功率集合中的各传输功率值的概率，以及干扰代价因子集合；基站从前述干扰代价因子集合中随机选择一个并广播给所有的D2D用户；

S2、进行内层循环迭代：每个D2D用户根据随机学习方法来更新下一时隙的功率选择概率，根据前述功率选择概率从离散功率集合中选择离散功率值；

S3、进行外层循环迭代：基站随机选择一个干扰代价因子，转至内层循环，然后根据更佳策略更新下一时隙干扰代价因子的选择；直到外层循环满足收敛条件，循环结束；D2D用户按照当前时刻内层循环输出的功率选择概率进行功率控制；

步骤S2具体为：

S2-a、各D2D用户i观测主动窃听者A的攻击模式选择并上报给基站；

S2-b、如果观测到主动窃听者A选择被动窃听，计算D2D用户数据传输速率R_i：

其中：i、j表示D2D用户的编号；P_B和P_i分别表示基站和第i个D2D用户的发射功率，N₀表示背景的加性高斯白噪声；h_Bi，h_ji以及h_ii表示基站和第i个D2D用户之间，第j个D2D用户与第i个D2D用户之间，以及第i个D2D用户收发信机之间的信道增益；

如果观测到主动窃听者A选择主动干扰，计算D2D用户的数据传输速率R_iJ：

其中：P_A表示主动窃听者A选择主动干扰时的干扰功率，h_Ai表示主动窃听者A到第i个D2D用户之间的信道增益；

S2-c、各D2D用户i分别建立效用函数U_i，该效用函数表示为所有D2D用户总的平均可达速率和对应的第i个D2D对蜂窝用户的干扰代价以及自身功率消耗之间的折中：

其中：E表示被窃听，J表示被外部干扰，A＝E表示攻击者采用窃听攻击方式，A＝J表示攻击者采用干扰攻击方式，I表示内部干扰；R_I表示基站确定的内部干扰代价因子，h_iC表示第i个D2D用户到蜂窝用户C之间的信道增益；C表示蜂窝用户，C_D表示D2D用户的单位功率消耗因子；

S2-d、各D2D用户根据下两式更新各自选择第l个离散功率等级的概率：

其中：b表示D2D各用户i的学习速率，表示第t个时隙即当前时隙第i个D2D用户归一化的效用函数，U_imin(t)和U_imax(t)分别表示第t个时隙第i个D2D用户可以取得的最小和最大效用函数值，U_i(t)是当前获得的实时效用函数值，a_i(t)表示第t个时隙第i个D2D用户选择的离散功率等级；

S2-e、根据更新后的功率选择概率从离散功率集合中选择对应用户的传输功率值；重复步骤S2-a到S2-d，直到所有D2D用户均满足收敛条件，内层循环迭代停止，转步骤S3；收敛条件：||p(t)/p(t-1)||/||p(t)||＜ε，其中p(t)表示D2D用户在第t个时隙的功率选择概率向量，ε表示收敛的阈值。

2.根据权利要求1所述的依概率主动窃听下的稳健D2D功率控制方法，其特征在于，步骤S1具体为：初始化系统参数：设置外层循环迭代次数为k，初始值k＝0，迭代时k′＝k+1；设置内层循环迭代次数为t，初始值t＝0，迭代时t′＝t+1；

设置各D2D用户选择离散功率集合中的第l个传输功率值即第l个离散功率等级的概率为i表示D2D用户的编号，N表示D2D用户的总数；l表示传输功率值的编号，即传输功率值的等级，L表示D2D用户i的离散功率集合中的功率数量：设置干扰代价因子集合，基站从前述干扰代价因子集合中随机选择一个并广播给所有的D2D用户。

3.根据权利要求1所述的依概率主动窃听下的稳健D2D功率控制方法，其特征在于，步骤S2-e中，收敛条件为：内层循环迭代达到预设次数，或者当前时刻各D2D用户选择第l个离散功率等级的概率与上一时刻的概率趋于一致。