本发明专利技术首先在时分双工通信系统中，基站与小区内的多个蜂窝终端建立下行通信链路，同时，其他本地通信设备对请求通过复用蜂窝终端的频段资源的方式建立连接；接着，基站通过控制信道反馈获取了基站到设备对、设备对到各个蜂窝终端的干扰信道以及设备对之间的传输信道系数，并通过上下行信道互易性估计出基站到蜂窝终端的下行信道系数；然后，基站根据本发明专利技术方法，计算得到基站在多个蜂窝终端频段上的功率控制结果用于下行广播通信，同时还获得了设备对频段资源分配以及发送功率控制结果，并将其反馈至设备对用以实现本地通信；从而最大化整个基站覆盖范围所有设备对的频率利用效率总和，同时保证所有蜂窝终端与基站之间维持一个最低安全通信速率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及移动通信无线资源调度算法设计领域，特别是计及一种计及蜂窝网络物理层安全的设备间通信资源复用方法。
技术介绍
随着人们对各类移动互联网业务如网上购物、手机预订、在线游戏、社交软件等的需求持续快速增长，移动通信网络愈发智能化，智能手机终端的功能也日益强大。未来移动网络演进版本中，允许运营商授权本地通信终端建立直接通信链路传输本地业务数据，从而缓解核心网及以上的网络负担，降低时延以支持实时性业务，降低终端发送功率，延长手机寿命。从保障通信质量，将干扰抑制在可控范围内的角度出发，设备间通信适宜在现在移动通信网络背景下进行，基站及核心网可以控制设备间通信的连接建立、撤销，并通过合理的资源调配技术来达到抑制干扰，提高本地通信频率利用率，提升网络整体吞吐量的目的。目前，针对设备间通信资源调配算法的研究已取得一定进展。例如文献C.-H.Yu,K.Doppler,C.B.Ribeiro,andO.Tirkkonen,“Resourcesharingoptimizationfordevice-to-devicecommunicationunderlayingcellularnetworks”,IEEETrans.WirelessCommun.,vol.10,no.8,pp.2752-2763,Aug.2011中在单个设备对与单个蜂窝网络用户场景下，提出了一种功率控制方法，可以最大化设备对与蜂窝终端的整体通信速率，同时保证蜂窝终端QoS不变。文献H.Min,J.Lee,S.Park,andD.Hong,“Capacityenhancementusinganinterferencelimitedareafordevice-to-deviceuplinkunderlayingcellularnetworks”,IEEETrans.WirelessCommun.,vol.10,no.12,pp.3995-4000,Dec.2011中则通过设置在每个频段资源上设置允许的设备对最大干扰电平值计算得出干扰区域，并避免将干扰区域内蜂窝终端的频段分配给该设备对，从而避免了资源复用带来的恶劣同频干扰。文献D.Feng,L.Lu,Y.Yuan-Wu,G.Y.Li,G.Feng,andS.Li,“Device-to-devicecommunicationsunderlayingcellularnetworks”,IEEETrans.Commun.,vol.61,no.8,pp.3541--3551,Aug.2013中则针对设备间通信资源复用问题提出了一种基于图论优化算法，通过该算法可以有效地为设备对分配频段，并降低设备对与蜂窝终端之间的互干扰。然而，目前大多数研究工作仅仅是从提升频谱利用效率、降低同频干扰的角度设计资源复用共享方法。由于无线信道的广播特性，基站向蜂窝终端广播的信号存在被恶意设备对接收的风险，从而造成对蜂窝用户信息安全的威胁。如何通过有效地设计资源共享方法来防止上述物理层信息泄露，以及降低干扰、提高频率利用率正成为设备间通信系统设计领域的研究热点之一。相关研究工作还处于起步阶段，例如文献J.Yue,C.Ma,H.Yu,Z.Yang,andX.Gan,“Secrecy-basedchannelassignmentfordevice-to-devicecommunication:Anauctionapproach”,inProc.IEEEWCSP2013,Oct.2013,pp.1-6中则考虑将设备对的干扰信号作为窃听者获取蜂窝用户私密信息的有益干扰源，并提出一种功率控制算法来达到抑制窃听的目的。这种针对外部窃听者的网络设计场景存在一定的局限性，它并未考虑作为同频传输的设备对实际上可能存在窃取同频段上蜂窝用户数据的风险。因此，本专利公开的一种计及蜂窝网络物理层安全的设备间通信资源复用方法，通过合理的分配频段资源，控制设备对与基站的发送功率，可以有效地保证蜂窝终端以预设的安全通信速率传递私密消息，同时最大化所有设备对本地频谱的利用率。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术提供一种计及蜂窝网络物理层安全的设备间通信资源复用方法，通过合理的分配频段资源，并控制设备对与基站的发送功率，最大化所有设备对本地频谱的利用率的同时，保证蜂窝终端可以按照预设的安全通信速率传递私密消息，为达此目的，本专利技术提供一种计及蜂窝网络物理层安全的设备间通信资源复用方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：1)基站覆盖范围内有多个下行蜂窝终端和多个设备对，用大写字母C和D分别表示蜂窝终端和设备对的总数量，并用小写字母c＝1,2,...,C与d＝1,2,...,D标识特定的某一个蜂窝终端和设备对；单载波通信系统中，蜂窝终端以频分复用方式正交复用频率资源，因此，C和c同样可以用于标识频段总数量以及某个特定的频段；设备对通过控制信道向基站发出建立本地连接请求，所有设备对之间采用；基站和各个设备对总发送功率分别记为PBS和Pd,d＝1,2,...,D；pc和pd,c,d＝1,2,...,D分别为基站和第d个设备对在频段c上的发送功率变量；2)将蜂窝终端在频段c上的归一化传输信道系数记为hc；将第d个设备对在第c个频段上的归一化传输信道系数记为hd,c；将第d个设备对第c个蜂窝终端的归一化干扰信道系数记为将第c个蜂窝终端对第d个设备对的归一化干扰信道系数记为采用离散二元变量wd,c∈{0,1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种计及蜂窝网络物理层安全的设备间通信资源复用方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：1)基站覆盖范围内有多个下行蜂窝终端和多个设备对，用大写字母C和D分别表示蜂窝终端和设备对的总数量，并用小写字母c＝1,2,...,C与d＝1,2,...,D标识特定的某一个蜂窝终端和设备对；单载波通信系统中，蜂窝终端以频分复用方式正交复用频率资源，因此，C和c同样可以用于标识频段总数量以及某个特定的频段；设备对通过控制信道向基站发出建立本地连接请求，所有设备对之间采用；基站和各个设备对总发送功率分别记为PBS和Pd,d＝1,2,...,D；pc和pd,c,d＝1,2,...,D分别为基站和第d个设备对在频段c上的发送功率变量；2)将蜂窝终端在频段c上的归一化传输信道系数记为hc；将第d个设备对在第c个频段上的归一化传输信道系数记为hd,c；将第d个设备对第c个蜂窝终端的归一化干扰信道系数记为将第c个蜂窝终端对第d个设备对的归一化干扰信道系数记为采用离散二元变量wd,c∈{0,1}标识频段分配结果，当第d个设备对与第c个蜂窝终端共享频段时，wd,c＝1，否则wd,c＝0；3)基站通过上下行信道互易性估计出基站到蜂窝终端的下行信道系数，通过控制信道反馈获取了基站到设备对、设备对到各个蜂窝终端的干扰信道以及设备对之间的传输信道系数；接着，基站通过频段分配与功率控制算法计算得到基站在多个蜂窝终端频段上的功率控制结果用于下行广播通信，同时还获得了设备对频段分配以及发送功率控制结果，并将其反馈至设备对用以实现本地通信，在最大化整个基站覆盖范围所有设备对的频率利用效率总和，同时保证所有蜂窝终端与基站之间维持一个最低安全通信速率Rc。...
【技术特征摘要】
1.一种计及蜂窝网络物理层安全的设备间通信资源复用方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：1)基站覆盖范围内有多个下行蜂窝终端和多个设备对，用大写字母C和D分别表示蜂窝终端和设备对的总数量，并用小写字母c＝1,2,...,C与d＝1,2,...,D标识特定的某一个蜂窝终端和设备对；单载波通信系统中，蜂窝终端以频分复用方式正交复用频率资源，因此，C和c同样可以用于标识频段总数量以及某个特定的频段；设备对通过控制信道向基站发出建立本地连接请...
【专利技术属性】
技术研发人员：王庆燕，
申请(专利权)人：金陵科技学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。