[发明专利]一种通信系统功率分配方法、装置、终端及可读存储介质

权利要求书

1.一种通信系统功率分配方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、获取信道状态信息，利用二分法在区间中寻找t_op；信道状态信息包括单天线发信方Alice与单天线期望接收方Bob之间S个并行子信道的信道系数h₁,h₂,…,h_S、与单天线窃听方Eve之间S个并行子信道的平均信道增益Γ_E,1,Γ_E,2,…,Γ_E,S；式中的i＝1,2,…,S，为单天线期望接收方Bob接收机的加性高斯白噪声功率；参数t_op为参数t的最佳取值，参数t为所构造的与保密中断概率有关的目标函数；

通信系统包括一个单天线发信方Alice、一个单天线期望接收方Bob和一个单天线窃听方Eve；单天线发信方Alice通过S个并行子信道与单天线期望接收方Bob构成通信对；记h＝[h₁,h₂,…,h_S]与g＝[g₁,g₂,…,g_S]分别为Alice到Bob与Eve的信道系数，其中h_i与g_i分别表示第i个子信道中Alice到Bob与Eve的信道系数，这里的i＝1,2,…,S；

假定无线信道慢衰落并可被建模为准静态瑞利信道，h_i与g_i相互独立且都服从均值为零的复高斯分布，即有h_i～CN(0,Γ_B,i)，g_i～CN(0,Γ_E,i)，i＝1,2,…,S；

这里的Γ_B,i和Γ_E,i表示复高斯分布的方差，代表了信道的平均增益；定义为单天线期望接收方Bob接收机的加性高斯白噪声功率；

在通信过程中，Alice与Bob可获取h_i与Γ_E,i；Alice的总发送功率为P_t，P_i为可调的第i个子信道的发送功率；若用C_B与C_E分别表示主信道(Alice到Bob)和窃听信道(Alice到Eve)的信道容量，则保密容量C_S＝max(0,C_B-C_E)；由于实际中无法获得窃听信道的准确状态信息，需要将其当作随机变量，此时C_S也变成随机变量；当保密容量小于预先设定的保密速率(记为R_S，R_S≥0)时将会发生保密中断事件，通信中希望保密中断概率越小越好；

所述的步骤1具体包括以下步骤：

步骤1.1，预设搜索精度ε₁＞0，令t_l＝0，

步骤1.2，令由t_m计算：

对于无实数解或P_i＜0的情况，令P_i＝0；

然后利用得到的P_i(i＝1,2,…,S)计算目标函数

步骤1.3，若f≥0，则令t_l＝t_m；否则令t_r＝t_m；

步骤1.4，若|t_l-t_r|≤ε₁，结束搜索并令否则返回步骤1.2；

其中，ε₁为t的预设搜索精度，根据精度需求设定；t_l与t_r分别表示搜索过程中t所处区间的左右端点；P_i代表第i个子信道的发送功率；R_S为预先设定的保密速率；

步骤1.2中参数α由二分法在区间中确定，具体计算步骤为：

步骤1.2.1，预设搜索精度ε₂＞0，令α_l＝0，

步骤1.2.2，令由α_m计算

对于无实数解或P_i＜0的情况，令P_i＝0；

然后利用得到的P_i(i＝1,2,…,S)计算目标函数

步骤1.2.3，若h≥0，则令α_l＝α_m；否则令α_r＝α_m；

步骤1.2.4，若|α_l-α_r|≤ε₂，结束搜索并令否则返回步骤1.2.2；

其中，ε₂为α的预设搜索精度，根据精度需求设定；

α_l与α_r分别表示搜索过程中α所处区间的左右端点；P_t代表Alice的总发送功率；

步骤2、依据步骤1确定的参数计算S个并行子信道的发送功率，完成功率分配；

所述的步骤2依据步骤1所确定的参数t_op及在搜索过程中所确定的参数α计算：

对于无实数解或P_i＜0的情况，令P_i＝0。