马丕明 梁 绥 马艳波 熊海良 杨 阳



基于QoS要求的全双工中继多载波安全系统的功率分配研究

马丕明*①梁 绥①马艳波②熊海良①杨 阳①

①(山东大学信息科学与工程学院 济南 250100)②(山东财经大学管理科学与工程学院 济南 250014)

针对采用非理想干扰消除的全双工中继的多载波安全通信系统，借助安全有效容量引入时延服务质量(Quality-of-Service, QoS)限制，该文提出一种满足统计时延QoS要求的功率分配策略。在对中继干扰功率和总功率进行限制的条件下，考虑统计时延QoS要求，以最大化系统的安全有效容量为目标，建立优化问题，研究系统的功率分配策略。进一步，通过泰勒近似方法，简化原凸优化问题，并基于拉格朗日对偶方法和卡罗需-库恩-塔克 (Karush-Kuhn-Tucker, KKT)条件，采用子梯度迭代法得到最优解并进行仿真验证。仿真结果表明，提出的最优功率分配策略可以获得最大的安全有效容量，同时可以满足时延QoS要求。

全双工中继；安全有效容量；功率分配；拉格朗日对偶方法；子梯度迭代方法

1 引言

无线传输媒介的开放性使得无线通信网络的安全性问题越来越重要，利用物理层资源获得信息安全传输的物理层信息安全技术，成为研究热点。为提高安全系统的性能和资源利用率，以Wyner提出的保密速率为基础、基于信息论角度的安全通信系统的资源分配问题获得了广泛关注[1,2]。同时，采用干扰消除技术的全双工中继无线通信系统，比半双工系统具有更高的频谱资源利用率[3]。以正交频分复用为代表的多载波技术，资源利用灵活，抗衰落能力强，在无线通信系统中得到广泛应用。……