[发明专利]多用户译码转发中继网络功率分配以及安全波束成形设计

摘要

在多用户译码转发(DF)中继网络(MP‑DFRN)中,我们提出了一种可以保证安全用户通信安全的波束成形和功率分配的联合设计方案。在MP‑DFRN网络中，多个用户同时并发地向中继发送独立数据，中继将所接收的信号解码后，向目标用户群广播。为了避免多用户的并发传输严重干扰DF中继的解码，以及合理利用用户信息干扰来保证安全，我们提出了一种基于完美信道状态信息下的联合安全波束成形和功率分配的方法，并通过凸优化的理论方法实现该方案。并在该优化的框架基础上，提出了一种最小化能量消耗的方法，并保证安全和其他非安全用户的通信质量。

主权项

多用户译码转发中继网络(MP‑DFRN)中的波束成形和功率分配联合设计方案，用于下述场景：包括多个发送端，同时和其目标用户通过DF中继来实现通信，组成多个发送接收对，其中一对用户为安全用户，其发送信息为保密数据。网络中存在一个窃听者，可以收到中继广播出的信息。针对该网络，我们提出两个目标：(1)最大化安全用户的安全速率在MP‑DFRN网络中，通过波束成形和功率分配的联合设计，最大化安全用户的信道容量，同时保证其他非安全用户的服务质量(QoS)。安全用户的安全容量为第一跳和第二跳容量的最小值，所以可以通过各个发送端和中继处的合理的功率分配来减少互干扰的影响，提升第一跳中的容量。然后，通过在中继处设计波束成形方案。(2)最小化系统发送功率在保证安全用户的容量以及非安全用户的QoS大于预设阈值的情况下，通过设计波束成形和功率分配方案，使得系统总消耗的发送能量最小化。