[发明专利]基于边际效应的无人机认知无线网络中安全传输优化方法

权利要求书

1.一种基于边际效应的无人机认知无线网络中安全传输优化方法，其特征在于，步骤如下：

步骤一、建立一个包括主用户网络和次级网络的Underlay认知无线网络场景；

其中主用户网络中存在非法窃听者Eve，主用户发射机PT和主用户接收机PR；次级网络中包括次级用户发射机ST以及作为干扰机的无人机；

步骤二、在次级网络中设定功率分配因子ρ，对无人机传输人工噪声的功率和次级用户的信号传输功率进行分配；

步骤三、利用主用户网络中的PR和Eve的接收信噪比，计算主用户的安全传输速率；

PR的接收信噪比计算为：

P_P是主用户发射机的发射功率；h_pp为主用户发射机与主用户接收机之间的信道增益；P_S是次级用户信号的传输功率；h_sp为主用户接收机与次级用户发射机之间的信道增益；h_up为无人机与主用户接收机之间的信道增益；为主用户接收噪声功率；无人机传输人工噪声的功率表示为：P_AN＝ρP_ST；

Eve的接收信噪比计算为：

其中，h_pe为主用户发射机与窃听者之间的信道增益，h_ue为无人机与窃听者之间的信道增益；为窃听者的接收噪声功率；

主用户安全传输速率R_P计算公式为：

R_P＝log₂(1+SNR_P,P)-log₂(1+SNR_P,E)

步骤四、验证主用户的安全传输速率R_P与次级网络中的传输总功率P_ST之间存在边际效应；

步骤五、基于边际效应，计算次级网络传输功率动态分配因子ρ；

计算公式如下：

其中ρ₀是设定的初始功率分配比，P_max为次级网络拥有的最大传输功率，b是控制功率分配比动态变化规律的幂指数；

步骤六、利用基于边际效应得到的功率动态分配因子ρ，制定主用户安全传输速率的优化模型；

优化模型设计如下：

P:

s.t.C1:P_S|h_sp|²+P_AN|h_up|²＜U

C2:

C3:P_ST＜P_max

I_u为无人机水平位置(x_u,y_u)，U为主用户能够容忍的次级网络对其造成的干扰最大限度；

C1条件表示次级网络进行信号传输对主用户的干扰需要控制在一定范围内；

C2条件限制了次级网络功率分配比的取值范围；

C3条件限制了次级网络的传输功率，需要控制在最大功率值P_max以内；

步骤七、利用定向二分精度搜索算法对优化模型进行求解，得到最优的无人机水平部署位置(x_u,y_u)；

步骤八、无人机按照最优的水平位置(x_u,y_u)设置，依据功率分配因子ρ进行次级网络中的传输总功率P_ST分配，实现主用户最优的安全传输。

2.如权利要求1所述的一种基于边际效应的无人机认知无线网络中安全传输优化方法，其特征在于，所述的步骤一中，以PT为原点建立三维直角坐标系，PR和Eve位于同一个半径为R的圆上，PT位于圆心上，同时，次级网络中的ST位于PR和Eve连线的垂直平分线上。

3.如权利要求1所述的一种基于边际效应的无人机认知无线网络中安全传输优化方法，其特征在于，所述的步骤二中；

次级用户信号的传输功率表示为：P_S＝(1-ρ)P_ST；

P_ST为次级网络中的传输总功率。