本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于有效安全容量的最優(yōu)功率分配方法。

背景技術(shù)：
：

由于無線媒質(zhì)的開放性以及無線廣播的不穩(wěn)定性，無線通信的安全性成為了日益突出的問題。隨著保密數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋ㄐ栽鲩L，無線通信的安全性受到了越來越多的關(guān)注。傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)安全的方式為加密技術(shù)，它的優(yōu)勢在于即使竊聽者竊聽到傳輸?shù)男畔?，可能由于無法獲得密鑰而不能獲取傳輸?shù)男畔ⅰ５羌用芗夹g(shù)有兩個(gè)明顯的弊端：一、密鑰在傳輸過程中可能被竊取；二、這種加密技術(shù)是建立在運(yùn)算量的基礎(chǔ)上的，計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力越強(qiáng)，密鑰被破解的可能性越大。隨著人們對物理層特性的深入理解，學(xué)者提出可以通過物理層安全技術(shù)實(shí)現(xiàn)安全通信。所謂的物理層安全技術(shù)是指利用物理層的特性——如衰落或干擾等來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全性能。常用的物理層安全技術(shù)有密鑰協(xié)商、信道編碼、協(xié)作干擾等。作為一種有效的物理層安全技術(shù)，協(xié)作干擾是指對合法用戶和竊聽者引入差異化的干擾，使得其對竊聽者的干擾高于對合法用戶的，從而提高主信道的性能。很多研究已經(jīng)將協(xié)作干擾技術(shù)應(yīng)用于不同的場景中，以提高無線系統(tǒng)的安全性能。

然而，對于現(xiàn)實(shí)中的很多通信系統(tǒng)，如網(wǎng)絡(luò)語音電話系統(tǒng)和視頻交互系統(tǒng)等除了要滿足安全性能外還需要保證一定的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS)。此時(shí)在衡量系統(tǒng)的性能時(shí)需要將服務(wù)質(zhì)量的要求考慮在內(nèi)。然而，現(xiàn)有的很多基于無線系統(tǒng)性能的功率分配方案大都不考慮時(shí)延QoS或者只考慮非常嚴(yán)格或?qū)捤傻那闆r，因此研究差異性的時(shí)延QoS保障問題有著重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種基于有效安全容量的最優(yōu)功率分配方法，該方法不僅能夠保證無線通信的安全性，而且能夠適應(yīng)差異性時(shí)延QoS的保障。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

基于有效安全容量的最優(yōu)功率分配方法，該方法采用的系統(tǒng)包括均配備1根全向天線的1個(gè)發(fā)射機(jī)、1個(gè)合法用戶和1個(gè)竊聽者，以及配備多根全向天線的1個(gè)協(xié)作干擾機(jī)，假設(shè)協(xié)作干擾機(jī)知道所有信道的信道狀態(tài)信息；所有的信道均為瑞利塊衰落信道；通過設(shè)計(jì)協(xié)作干擾機(jī)處的波束賦形矢量，對合法用戶和竊聽者引入差異化的干擾，具體步驟如下：

1)發(fā)射機(jī)和合法用戶進(jìn)行通信，協(xié)作干擾機(jī)發(fā)射干擾信號對合法用戶和竊聽者引入差異化的干擾；根據(jù)合法用戶和竊聽者接收到的信號求出安全容量，并結(jié)合有效安全容量的定義得出有效安全容量的表達(dá)式；

2)利用有效安全容量的表達(dá)式，建立協(xié)作干擾機(jī)的功率與有效安全容量的關(guān)系，并在協(xié)作干擾機(jī)平均功率受限和協(xié)作干擾機(jī)功率非負(fù)的條件下對有效安全容量進(jìn)行優(yōu)化，以有效安全容量最大化為目標(biāo)獲得最終的功率分配方法。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟1)的具體實(shí)現(xiàn)方法如下：

101)發(fā)射機(jī)以數(shù)據(jù)幀的形式發(fā)送數(shù)據(jù)，得到在第i幀時(shí)合法用戶和竊聽者接收到的信號；

102)利用合法用戶和竊聽者接收到的信號，得到有效安全容量的表達(dá)式。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟101)中，合法用戶和竊聽者接收到的信號分別為：

其中，P_S表示發(fā)射機(jī)的功率，是恒定的；P_J表示協(xié)作干擾機(jī)的功率，且x_s表示發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號，且E[|x_s|²]＝1；ωz表示協(xié)作干擾機(jī)發(fā)送的信號，其中，表示協(xié)作干擾機(jī)處的波束賦形矢量，且ω＝(ω₁,ω₂,...ω_m)^T，||ω||²＝1；z表示干擾信號，且E[|z|²]＝1；n_D和n_E表示零均值的循環(huán)對稱復(fù)高斯隨機(jī)變量，且獨(dú)立同分布；h_S,D∈C^1×1表示發(fā)射機(jī)到合法用戶的信道；h_S,E∈C^1×1表示發(fā)射機(jī)到竊聽者的信道；h_J,D∈C^m×1表示協(xié)作干擾機(jī)到合法用戶的信道，其中h_J,D＝(h_J,D1,h_J,D2,...h_J,Dm)^T；h_J,E∈C^m×1表示協(xié)作干擾機(jī)到竊聽者的信道，其中h_J,E＝(h_J,E1,h_J,E2,...h_J,Em)^T。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，步驟102)中，有效安全容量C(θ)的表達(dá)式為：

其中，θ為服務(wù)質(zhì)量指數(shù)；T為一幀的持續(xù)時(shí)間；B為帶寬；R為表示安全速率。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，建立協(xié)作干擾機(jī)的功率與有效安全容量的關(guān)系，具體如下：

s.t:0≤R≤R_S

P_J≥0

其中，P_J表示每一種信道狀態(tài)下協(xié)作干擾機(jī)分配的功率；表示協(xié)作干擾機(jī)處的波束賦形矢量；R_S表示安全容量；表示協(xié)作干擾機(jī)所能分配的最大平均功率。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，設(shè)計(jì)協(xié)作干擾機(jī)處的波束賦形矢量得到安全容量新的表達(dá)式；接著，將安全容量分大于零和等于零兩種情況進(jìn)行討論，得出新的優(yōu)化問題；

s.t.P_J≥0

其中，

P_S表示發(fā)射機(jī)Alice的功率，是恒定的；表示發(fā)射機(jī)到合法用戶對噪聲歸一化的信道增益；表示發(fā)射機(jī)到竊聽者對噪聲歸一化的信道增益；表示協(xié)作干擾機(jī)到竊聽者對噪聲歸一化的信道增益；表示協(xié)作干擾機(jī)到合法用戶和竊聽者信道之間夾角余弦值的平方；

通過拉格朗日對偶函數(shù)求解新的優(yōu)化問題，并通過不斷迭代拉格朗日乘子得到新的優(yōu)化問題的最優(yōu)解。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，新的優(yōu)化問題對應(yīng)的拉格朗日函數(shù)為：

其中，λ_R、λ_P、ν為拉格朗日乘子；

對應(yīng)的拉格朗日對偶函數(shù)為：

令，

將限制條件代入f_z(P_J,λ_P,ν)，可得

其中，

新的優(yōu)化問題的求解：

因?yàn)閯th_z(P_J,λ_P,ν)是關(guān)于P_J的凸函數(shù)，故h_z(P_J,λ_P,ν)的最小值當(dāng)其一階導(dǎo)數(shù)等于0時(shí)取得

令得到

令，a＝P_Sz_S,E、b＝z_J,Eα、c＝(1+P_Sz_S,D)^β、d＝αβP_Sz_S,Ez_J,E；

則上式寫為

令其是P_J的減函數(shù)；

得出下式所示的發(fā)射機(jī)的局部最優(yōu)功率P_loopt

接著，通過下面所示的算法求解發(fā)射機(jī)的最優(yōu)功率P_opt，并通過迭代算法來求解新的優(yōu)化問題；

步驟1：初始化P_opt和ν值

初始化P_opt＝0；找到ν_l和ν_u，使其分別滿足和

反復(fù)執(zhí)行如下步驟2和3，直至成立，其中，ε為很小的正實(shí)數(shù)，并求出對偶問題的解；

步驟2：

步驟2.1：ν＝(ν_l+ν_u)/2，對于每一種信道狀態(tài)，利用式分別求出局部最優(yōu)的功率P_loopt；

步驟2.2：如果h_z(P_loopt,λ_P,ν)＜f_z(0,0,λ_P,ν)，最優(yōu)功率P_opt＝P_loopt；否則，P_opt＝0；

步驟3：更新ν_l和ν_u；

如果ν_u＝ν；否則ν_l＝ν。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下的技術(shù)效果：

本發(fā)明通過配備協(xié)作干擾機(jī)，采用協(xié)作干擾技術(shù)對合法用戶和竊聽者引入差異化的干擾，以提高系統(tǒng)的安全性能，并且克服了加密技術(shù)隨著計(jì)算量的增加而失效的弊端。

本發(fā)明考慮了不同用戶的差異化時(shí)延QoS要求，不再單純的從信息論的角度出發(fā)，僅僅以系統(tǒng)的遍歷容量或中斷容量為優(yōu)化目標(biāo)去實(shí)現(xiàn)功率分配。本發(fā)明能夠滿足用戶不同時(shí)延服務(wù)質(zhì)量的要求，這在語音電話系統(tǒng)和視頻交互系統(tǒng)中有著很廣泛的用途。

本發(fā)明綜合考慮安全性和時(shí)延服務(wù)質(zhì)量兩方面的性能，提出了基于有效安全容量的最優(yōu)功率分配方案。

下面的表格給出了本文所提的功率分配方案與其它方案之間的性能比較；

由上述表格可知，本發(fā)明均優(yōu)于等功率的分配方案及不配備干擾機(jī)的方案。

附圖說明：

圖1為安全通信系統(tǒng)考慮時(shí)延服務(wù)質(zhì)量要求時(shí)的傳輸模式

圖2為不同方案之間有效安全容量性能的比較；

圖3為發(fā)射機(jī)和協(xié)作干擾機(jī)處于不同功率時(shí)有效安全容量的性能；

圖4為總功率以及協(xié)作干擾機(jī)的功率占總功率的比重變化時(shí)有效安全容量性能；

圖5為不同方案之間時(shí)延服務(wù)質(zhì)量性能的比較；

圖6為不同信道狀況下對應(yīng)的功率分配；其中，圖6(a)為發(fā)射機(jī)到合法用戶、發(fā)射機(jī)到竊聽者的信道變化時(shí)對應(yīng)的功率分配，圖6(b)為發(fā)射機(jī)到合法用戶、協(xié)作干擾機(jī)到竊聽者的信道變化時(shí)對應(yīng)的功率分配，圖6(c)為發(fā)射機(jī)到竊聽者、協(xié)作干擾機(jī)到竊聽者的信道變化時(shí)對應(yīng)的功率分配，圖6(d)為協(xié)作干擾機(jī)到合法用戶和竊聽者信道間的夾角、協(xié)作干擾機(jī)到竊聽者的信道變化時(shí)對應(yīng)的功率分配。

具體實(shí)施方式：

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。

本發(fā)明無線通信領(lǐng)域基于有效安全容量的功率分配方案，考慮存在竊聽者的場景下面向有效安全容量的功率分配時(shí)，第一步，采用協(xié)作干擾技術(shù)對合法用戶和竊聽者引入差異化的干擾；第二步，建立有效安全容量和協(xié)作干擾機(jī)分配功率之間的關(guān)系，并以有效安全容量最大化為目的獲得功率分配方案。其中根據(jù)所設(shè)置的場景得到有效安全容量的表達(dá)式，并在協(xié)作干擾機(jī)功率非負(fù)，以及平均功率受限的情況下，最大化系統(tǒng)的有效安全容量。

具體實(shí)施方案如下：

考慮一個(gè)竊聽場景，該場景包括1個(gè)發(fā)射機(jī)(Alice)、1個(gè)合法用戶(Bob)和1個(gè)竊聽者(Eve)，它們均配備1根全向天線；1個(gè)協(xié)作干擾機(jī)(Jammer)，配備m(m＞1)根全向天線。當(dāng)有竊聽者存在的情況下，發(fā)射機(jī)和合法用戶進(jìn)行通信；協(xié)作干擾機(jī)發(fā)送干擾信號對合法用戶和竊聽者引入差異化的干擾。假設(shè)協(xié)作干擾機(jī)知道所有信道的信道狀態(tài)信息；所有的信道均為瑞利塊衰落信道，即信道的狀態(tài)在一個(gè)幀的持續(xù)時(shí)間T內(nèi)保持不變，在不同用戶和不同幀之間是相互獨(dú)立的。

1)發(fā)射機(jī)和合法用戶進(jìn)行通信，協(xié)作干擾機(jī)發(fā)射干擾信號對合法用戶和竊聽者引入差異化的干擾；

發(fā)射機(jī)以數(shù)據(jù)幀的形式發(fā)送數(shù)據(jù)，在第i幀時(shí)，合法用戶和竊聽者接收到的信號分別為：

其中，Y_D[i]、Y_E[i]分別表示合法用戶和竊聽者在第i幀時(shí)接收到的信號。P_S表示發(fā)射機(jī)的功率，是恒定的；P_J[i]表示第i幀時(shí)協(xié)作干擾機(jī)的功率，且表示干擾機(jī)所能分配的最大平均功率。x_s表示發(fā)射機(jī)發(fā)送的信號，且E[|x_s|²]＝1；ωz表示協(xié)作干擾機(jī)發(fā)送的信號，其中，表示協(xié)作干擾機(jī)處的波束賦形矢量，且ω＝(ω₁,ω₂,...ω_m)^T，m表示干擾機(jī)的天線數(shù)目，||ω||²＝1；z表示干擾信號，且E[|z|²]＝1；n_D和n_E表示零均值的循環(huán)對稱復(fù)高斯隨機(jī)變量，且獨(dú)立同分布；h_S,D∈C^1×1表示發(fā)射機(jī)到合法用戶的信道；h_S,E∈C^1×1表示發(fā)射機(jī)到竊聽者的信道；h_J,D∈C^m×1表示協(xié)作干擾機(jī)到合法用戶的信道，其中h_J,_D＝(h_J,D1,h_J,D2,...h_J,Dm)^T；h_J,E∈C^m×1表示協(xié)作干擾機(jī)到竊聽者的信道，其中h_J,_E＝(h_J,E1,h_J,E2,...h_J,Em)^T。假設(shè)所有的信道均為瑞利塊衰落信道。

得出合法用戶和竊聽者處的信干噪比(Signal to Interference and Noise,SINR)：

進(jìn)而得出安全容量的表達(dá)式為:

其中，SINR_D、SINR_E表示合法用戶和竊聽者處的SINR，R_S表示安全容量；

2)面向有效安全容量的優(yōu)化問題

有效容量被定義為在滿足一定統(tǒng)計(jì)QoS的要求下，系統(tǒng)所能支持的數(shù)據(jù)的恒定到達(dá)速率，它表征著系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)性服務(wù)的能力。根據(jù)上面求出的安全容量的表達(dá)式可以得到有效安全容量的具體表達(dá)式，從而對優(yōu)化問題進(jìn)行建模和求解，最終獲得最優(yōu)的功率分配方案。

有效容量的一般表達(dá)式如下：

其中，E[·]表示求期望；表示時(shí)間累加的服務(wù)過程，即0～t時(shí)間內(nèi)服務(wù)用戶的比特?cái)?shù)；s(i)表示離散時(shí)間平穩(wěn)和各態(tài)歷經(jīng)的服務(wù)過程；θ表示服務(wù)質(zhì)量(quality of service QoS)指數(shù)，θ越大表示服務(wù)質(zhì)量要求越苛刻，即系統(tǒng)只能允許更低的時(shí)延違約率。

當(dāng)服務(wù)速率為安全速率時(shí)，所取得的有效容量稱為有效安全容量。

假設(shè)所有的信道均為瑞利塊衰落信道，則s[i]＝TR[i]。其中，R[i]表示在第i幀的持續(xù)時(shí)間T內(nèi)的安全服務(wù)速率。又假設(shè)R[i]是平穩(wěn)和各態(tài)歷經(jīng)的。

故對帶寬歸一化的有效安全容量的表達(dá)式為：

其中，C(θ)表示有效安全容量，θ表示QoS指數(shù)，T表示一幀的持續(xù)時(shí)間；B表示帶寬；R表示安全速率。

因此，為了滿足實(shí)時(shí)性的要求，需要有效安全容量盡可能的大。

3)優(yōu)化問題的建立與求解

本發(fā)明以最大化系統(tǒng)有效安全容量為目標(biāo)，建立如下的優(yōu)化問題：

s.t:0≤R≤R_S

P_J≥0

其中，P_J表示每一種信道狀態(tài)下協(xié)作干擾機(jī)分配的功率；表示協(xié)作干擾機(jī)處的波束賦形矢量；R表示安全速率，R_S表示安全容量；表示協(xié)作干擾機(jī)所能分配的最大平均功率。

優(yōu)化問題的求解：

目標(biāo)函數(shù)中包含安全速率R，而安全容量的表達(dá)式不僅與信道狀態(tài)有關(guān)，還與協(xié)作干擾機(jī)處的波束賦形矢量ω有關(guān)，先設(shè)計(jì)出波束賦形矢量ω，ω的設(shè)計(jì)原則如下：

1)協(xié)作干擾機(jī)對合法用戶不產(chǎn)生干擾；

2)協(xié)作干擾機(jī)對竊聽者產(chǎn)生的干擾最大；

即，

s.t:ω^Hh_J,D＝0

||ω||²＝1

求出滿足條件的波束賦形矢量ω，由公式

可知，其中，為信道h_J,D和h_J,E之間的夾角。而且僅當(dāng)時(shí)，等號成立。

又因?yàn)?/p>

即，所設(shè)計(jì)的波束賦形矢量ω對合法用戶不造成干擾。

綜上，所設(shè)計(jì)的波束賦形矢量滿足上面兩個(gè)條件。

此時(shí)，安全容量可R_S以寫為：

不妨設(shè)將R_S分大于和等于0兩種情況進(jìn)行討論：

當(dāng)R_S＞0時(shí)，

此時(shí)，

反之，當(dāng)R_S＝0時(shí)，

不妨設(shè)，

原有的優(yōu)化問題等價(jià)為：

s.t.P_J≥0

其中，上述的優(yōu)化問題又等價(jià)為

s.t.P_J≥0

其中，上述優(yōu)化問題對應(yīng)的拉格朗日函數(shù)為：

其中，λ_R、λ_P、ν為拉格朗日乘子；

對應(yīng)的拉格朗日對偶函數(shù)為：

將上述的問題分解為很多個(gè)相似的子問題進(jìn)行求解：

不妨令，

將限制條件代入f_z(P_J,λ_P,ν)，可得

其中，

優(yōu)化問題的求解：

因?yàn)閯th_z(P_J,λ_P,ν)是關(guān)于P_J的凸函數(shù)，故h_z(P_J,λ_P,ν)的最小值當(dāng)其一階導(dǎo)數(shù)等于0時(shí)取得。

令可以得到

又不妨令，a＝P_Sz_S,E、b＝z_J,Eα、c＝(1+P_Sz_S,D)^β、d＝αβP_Sz_S,Ez_J,E；

則上式可以寫為

令其是P_J的減函數(shù)。

可以得出下式所示的發(fā)射機(jī)的局部最優(yōu)功率P_loopt

綜上所示，可以用下面所示的算法求解發(fā)射機(jī)的最優(yōu)功率P_opt；

可通過迭代算法來求解新的優(yōu)化問題；

步驟1：初始化P_opt和ν值

初始化P_opt＝0；找到ν_l和ν_u，使其分別滿足和

反復(fù)執(zhí)行如下步驟2和3，直至成立，其中，ε為很小的正實(shí)數(shù)，并求出對偶問題的解；

步驟2：

步驟2.1：ν＝(ν_l+ν_u)/2，對于每一種信道狀態(tài)，利用式分別求出局部最優(yōu)的功率P_loopt；

步驟2.2：如果h_z(P_loopt,λ_P,ν)＜f_z(0,0,λ_P,ν)，最優(yōu)功率P_opt＝P_loopt；否則，P_opt＝0；

步驟3：更新ν_l和ν_u；

如果ν_u＝ν；否則ν_l＝ν。

仿真參數(shù)配置

圖1表示系統(tǒng)模型，即有竊聽者存在的情況下，合法用戶和竊聽者進(jìn)行通信，此時(shí)配備協(xié)作干擾機(jī)對合法用戶和竊聽者引入差異化的干擾，從而提高系統(tǒng)的性能。

圖2表示本發(fā)明的方案與其它已有方案之間的對比，對比的方案分別為恒定的功率分配方案和不配備協(xié)作干擾機(jī)的方案。由圖可以看出，本發(fā)明所提的方案均優(yōu)于已有的兩種方案。另外，圖2也指出了不同方案中有效安全容量隨時(shí)延服務(wù)質(zhì)量指數(shù)θ變化的趨勢。由圖可以看出，隨著時(shí)延服務(wù)質(zhì)量指數(shù)θ的增加，有效安全容量減小，這體現(xiàn)出了時(shí)延服務(wù)質(zhì)量和安全容量之間性能的折中。

圖3表示當(dāng)θ＝10^-1，發(fā)射機(jī)和協(xié)作干擾機(jī)處于不同功率時(shí)的性能變化。由圖可以看出，增加發(fā)射機(jī)或協(xié)作干擾機(jī)的功率均能夠提高想、有效安全容量。當(dāng)協(xié)作干擾機(jī)的功率較小時(shí)，增加發(fā)射機(jī)的功率所帶來的有效安全容量的提高不明顯；當(dāng)協(xié)作干擾機(jī)的功率較大時(shí)，增加發(fā)射機(jī)的功率所帶來的有效安全容量的提高比較明顯，而當(dāng)發(fā)射機(jī)的功率也較大時(shí)，此時(shí)增大發(fā)射機(jī)的功率帶來的有效安全容量的提高很有限。當(dāng)發(fā)射機(jī)的功率較小時(shí)，增大協(xié)作干擾機(jī)的功率，有效安全容量先增大然后趨于平穩(wěn)；當(dāng)發(fā)射機(jī)的功率較大時(shí)，增大協(xié)作干擾機(jī)的功率，有效安全容量增大。

圖4表示當(dāng)θ＝10^-1，總功率以及協(xié)作干擾機(jī)的功率占總功率的比重變化時(shí)的性能變化。由圖可以看出，增加總功率能夠帶來有效安全容量性能的提升。當(dāng)總功率一定時(shí)，有效安全容量隨著協(xié)作干擾機(jī)的功率占總功率的比重的增加而減小。并且，隨著總功率的增加，有效安全容量取得最大值時(shí)所對應(yīng)的協(xié)作干擾機(jī)的功率占總功率的比重逐漸增大。

圖5表示信息到達(dá)速率分別為6kbit/s、8kbit/s時(shí)，不同方案之間時(shí)延服務(wù)質(zhì)量性能的比較。其中，時(shí)延違約率越低，表示時(shí)延服務(wù)質(zhì)量性能越好。當(dāng)信息到達(dá)速率為6kbit/s時(shí)，θ^*＝10^-2；當(dāng)信息到達(dá)速率為8kbit/s時(shí)，θ^*＝10^-2.5。由圖可知，本發(fā)明所提出的自適應(yīng)功率分配方案的時(shí)延違約率的性能與理論值很接近，這驗(yàn)證了所提方案的正確性。其次，本發(fā)明所提出的自適應(yīng)功率分配方案比所示的其他方案的時(shí)延違約率都低，這證明了所提方案的優(yōu)越性。最后，當(dāng)信息的到達(dá)速率為6kbit/s時(shí)所取得的時(shí)延服務(wù)質(zhì)量性能由于信息的到達(dá)速率為8kbit/s的情況。

圖6示了當(dāng)θ＝10^-1時(shí)，不同信道狀態(tài)的情況下功率的分配情況。假設(shè)發(fā)射機(jī)到合法用戶的信道增益、發(fā)射機(jī)到竊聽者的信道增益、協(xié)作干擾機(jī)到竊聽者的信道增益均服從均值為1的指數(shù)分布，將信道按等概率分布離散為100個(gè)狀態(tài)。協(xié)作干擾機(jī)到合法用戶和到協(xié)作干擾機(jī)到合法用戶信道之間的夾角范圍為[0°,90°]，將其離散為18個(gè)狀態(tài)，相鄰狀態(tài)之間的夾角差為5°。由圖可知，對于信道狀態(tài)非常差的情況，我們不分配功率；當(dāng)信道狀態(tài)好到一定程度時(shí)，開始分配功率；并且當(dāng)信道越來越好時(shí)，分配的功率會(huì)逐漸較小。這是因?yàn)?，對于信道狀態(tài)很差的情況，往往需要分配很大的功率才能保證安全傳輸速率達(dá)到某一定值，這造成了功率的浪費(fèi)，此時(shí)選擇不分配功率。對于信道狀態(tài)很好的情況，只需要分配很少的功率就能保證安全速率達(dá)到某一定值，此時(shí)分配很少的功率。