1.一种基于SWIPT的大规模MIMO系统最大化最小用户安全能效优化方法,用于网络资源分配,其特征在于,包括以下步骤:步骤1、固定BS发射功率Pt和BS功率分配因子 更新用户功率分配因子ρk,根据目标函数 其中目标函数中的分子表示用户k的保密速率,即用户k的可达安全速率减去窃听者的速率,(·)+=max{0,·}, 表示用户可达速率, 表示窃听者可达速率, 表示用户k的功率损耗,ε表示用户k的功率损耗系数,Pc,k表示电路损耗,ε(Pt(1-ρk)+pk)+Pc,k表示用户k安全能效的总功耗;固定Pt和 求解用户功率分配因子ρk,迭代次数T=0,最大迭代次数Tmax,E0为最小能量采集阈值,η表示能量转化效率,(1-τ)表示BS到用户端的信息传输阶段, N表示BS天线数,K表示用户数, 表示BS到用户的路径损耗,Tr表示矩阵 的迹,[Dk,k]=βk,k={1,...,K}表示完美信道BS到用户的路径损耗 , 表示不完美信道BS到用户的路径损耗, 表示人工噪声,τ表示导频传输阶段,pk表示用户k平均
传输功率,pe表示窃听者平均传输功率,θ表示BS到窃听者的路径损耗;
步骤2、固定BS发射功率PtT和安全能效λT,更新BS功率分配因子 将目标函数转化为 其中迭代次数T=0,最大迭代次数Tmax,其中hk和fk表示
辅助函数,Pc,k表示电路损耗, 表示用户可达速率, 表示窃听者可达速率,表示用户k的功率损耗,ε表示用户k的功率损耗系数,Pc,k表示电路损耗,ε(Pt(1-ρk)+pk)+Pc,k表示用户k安全能效的总功耗; 表示BS功率分配因子,表示用户端功率分配因子,固定PtT和安全能效λT,带入步骤一求出的 求解步骤3、固定BS功率分配因子 和安全能效λT,更新BS发送功率PtT,根据目标函数 其中迭代次数T=0,最大迭代次数Tmax,hk和fk表示辅助
函数,Pc,k表示电路损耗, 表示用户可达速率, 表示窃听者可达速率,表示用户k的功率损耗,ε表示用户k的功率损耗系数,Pc,k表示电路损耗,ε(Pt(1-ρk)+pk)+Pc,k表示用户k安全能效的总功耗; 表示BS功率分配因子,表示用户端功率分配因子,固定安全能效λT,代入步骤一得到的 步骤二得到的求解PtT;
步骤4、根据步骤一、步骤二和步骤三得到的 和 求安全能效λT+1,其中迭代次数T=0,最大迭代次数Tmax;所述安全能效
,
其中f1和f2表示辅助
T
函数,Pt 表示BS发送功率, 表示BS功率分配因子, 表示用户可达速率,表示窃听者可达速率, 表示用户k的功率损耗,ε表示用户k的功率损耗系数,Pc,k表示电路损耗,ε(Pt(1-ρk)+pk)+Pc,k表示用户k安全能效的总功耗;更新准则为:当f1*f2<0, 如果m>ξ,T=T+1,否则, 当f1*f2≥0,如果m>ξ,T=T+1,否则, 其中m为中间辅助因子,ξ为二分法门限值, 为最大安全能效, 为最小安全能效。
2.根据权利要求1所述的基于SWIPT的大规模MIMO系统最大化最小用户安全能效优化方法,其特征在于,所述用户功率分配因子ρk,k=1,2,…,K,采用分式规划将目标函数转化为相减的形式,即 其中 为辅助函数,Pt表示BS发送功率, 表示BS功率分配因子, 表示用户可达速率, 表示窃听者可达速率, 表示用户k的功率损耗,λ表示用户安全能效,ε表示用户k的功率损耗系数,Pc,k表示电路损耗,ε(Pt(1-ρk)+pk)+Pc,k表示用户k安全能效的总功耗;由于ρk仅和 有关,对辅助函数求二阶导可知因此,根据目标函数的约束条件E0≤Ek,k=1,2,… ,K,E0为最小能量采集阈值,η表示能量转化效率,(1-τ)表示BS到用户端的信息传输阶段, N表示BS天线数,K表示用户数,分别表示路径损耗,Tr表示矩阵 的迹,[Dk,k]=βk,k={1,...,K}表示完美信道BS到用户的路径损耗, 表示不完美信道BS到用户的路径损耗,τ表示导频传输阶段,pk表示用户k平均
传输功率,pe表示窃听者平均传输功率,θ表示BS到窃听者的路径损耗, 表示人工噪声;因此,可求得用户功率分配 迭代次数T=0,最大迭代次数Tmax。
3.根据权利要求1所述的基于SWIPT的大规模MIMO系统最大化最小用户安全能效优化方法,其特征在于,所述BS发射功率Pt和 采用分式规划将目标函数转化为相减的形式,即 其中为辅助函数,由于Pt和 关于辅助函数具有非凸性,因此利用两个凸函数相减(DC)算法进行求解 和PtT。根据目标函数 其中迭代次数T=0,最大迭代次数Tmax,
其中hk和fk表示
辅助函数,Pc,k表示电路损耗, 表示用户可达速率, 表示窃听者可达速率,PtT表示BS发送功率, 表示用户k的功率损耗,λ表示用户安全能效,ε表示用户k的功率损耗系数,Pc,k表示电路损耗,ε(Pt(1-ρk)+pk)+Pc,k表示用户k安全能效的总功耗;
表示BS功率分配因子, 表示用户端功率分配因子,固定安全能效λT,根据目标函数求解PtT和
4.根据权利要求1所述的基于SWIPT的大规模MIMO系统最大化最小用户安全能效优化方法,其特征在于,所述安全能效选择通过二分法进行内部迭代,根据安全能效其中迭代次数T=0,最大迭代次数Tmax;所述安全能效 ,
其中f1和f2表示辅助
函数,PtT表示BS发送功率, 表示BS功率分配因子, 表示用户可达速率,表示窃听者可达速率, 表示用户k的功率损耗,ε表示用户k的功率损耗系数,Pc,k表示电路损耗,ε(Pt(1-ρk)+pk)+Pc,k表示用户k安全能效的总功耗;更新准则为:当f1*f2<0, 如果m>ξ,T=T+1,否则, 当f1*f2≥0,如果m>ξ,T=T+1,否则, 其中m为中间辅助因子,ξ为二分法门限值, 为最大安全能效, 为最小安全能效。
5.根据权利要求1所述的基于SWIPT的大规模MIMO系统最大化最小用户安全能效优化方法,其特征在于,整体方法收敛判决条件为:其中,为设定收敛精度。