本發(fā)明涉及無線通信領域，特別是涉及一種安全通信的方法及裝置。

背景技術：

隨著無線通信技術的發(fā)展，第五代移動通信技術時代即將到來。第五代移動通信技術所注重的問題是綠色通道和提高頻譜效率，實現(xiàn)綠色通道的手段有提高能量利用效率和減少能量消耗，而實現(xiàn)提高頻譜效率的手段有協(xié)作中繼技術、協(xié)作波束成形技術、網絡編碼技術等。

在利用無線通信技術傳輸信號時，保證安全通信是必不可少的。安全通信可以是指在進行信號傳輸時，通過某種手段確保所傳輸?shù)男盘柌槐环鞘跈嘤脩舾`聽。用戶接收到的信號包括目標信號、噪聲以及干擾信號，可以設置用戶接收到的信干噪比大于閾值時，該用戶可以正確解碼所接收的信號；當用戶接收到的信干燥比小于閾值時，該用戶無法正確解碼所接收到的信號，以實現(xiàn)安全通信的目的。

在現(xiàn)有技術中，基于人工噪聲和波束成形技術可以確保用戶的安全通信，還可以保證用戶的通信服務質量。用戶接收到的干擾信號包括小區(qū)內的干擾信號，即在同一通信小區(qū)內，用戶除了接收到基站發(fā)送給自身的信號外，還接收到基站發(fā)送給其它用戶的信號。但是，現(xiàn)有技術只考慮了同一通信小區(qū)內的干擾影響，即用戶接收到的信干噪比的干擾信號項只考慮了小區(qū)內的干擾信號，忽略了小區(qū)間干擾的影響。而在實際情況中，小區(qū)間的干擾信號是不可忽視的，即不同的通信小區(qū)間的用戶也會接收到不同基站發(fā)出的信號。如何在進行安全通信時考慮到小區(qū)間干擾的存在，進而降低通信能耗、提高用戶服務質量以及降低通信風險是本領域亟待解決的問題，基于此，本發(fā)明提出了一種安全通信的方法及裝置。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種安全通信的方法，目的在于解決現(xiàn)有問題中在安全通信時沒有考慮到存在小區(qū)間干擾的問題；本發(fā)明的另一目的是提供一種安全通信的裝置，其在安全通信時考慮到小區(qū)間干擾的存在，進而降低通信能耗、提高用戶服務質量以及降低通信風險。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種安全通信的方法，該方法包括：

獲取預先建立的多小區(qū)多用戶場景下信號傳輸?shù)臄?shù)學模型；

利用交替方向乘子算法，在用戶安全通信的信干噪比閾值范圍內計算所述數(shù)學模型，得出最優(yōu)的波束成形參數(shù)以及人工噪聲參數(shù)；

根據所述波束成形參數(shù)以及所述人工噪聲參數(shù)，確定所需傳輸?shù)男盘?，將所述信號發(fā)送給所述用戶；

其中，信干噪比為所述用戶接收到的目標信號和干擾噪聲信號的比值，所述干擾噪聲信號包括小區(qū)間干擾信號、小區(qū)內干擾信號以及噪聲信號。

可選地，所述利用交替方向乘子算法，在保證用戶安全通信的信干燥比閾值范圍內計算所述數(shù)學模型，得出最優(yōu)的波束成形參數(shù)以及人工噪聲參數(shù)包括：

利用所述交替方向乘子算法，將所述數(shù)學模型分解成預設數(shù)量的子模型；

基于本地信道狀態(tài)參數(shù)以及相應的所述子模型，得出所述最優(yōu)的波束成形向量以及人工噪聲向量，所述波束成形向量為所述波束成形參數(shù)，所述人工噪聲向量為所述人工噪聲參數(shù)。

可選地，所述根據所述波束成形參數(shù)以及所述人工噪聲參數(shù)，確定所需傳輸?shù)男盘?，發(fā)送所述信號給所述用戶包括：

通過所述波束成形參數(shù)以及所述人工噪聲參數(shù)，根據確定所需傳輸?shù)男盘?，發(fā)送所述信號給所述用戶；

其中，x_n(t)為第n個基站所需傳輸?shù)男盘?，為第n個基站傳輸給第k_n個授權用戶的目標信號，是第n個基站傳輸信號給第k_n個授權用戶的波束成形參數(shù)，z_n是第n個基站疊加的服從高斯分布的人工噪聲參數(shù)。

可選地，所述用戶包括授權用戶和非授權用戶，所述授權用戶接收到的所述小區(qū)間干擾信號為其中，代表第m個基站到第n個基站的授權用戶k_n的信道向量。

可選地，所述用戶安全通信的所述信干噪比閾值范圍包括：

所述授權用戶的所述信干噪比大于第一預設閾值；

所述非授權用戶的所述信干噪比小于第二預設閾值。

此外，本發(fā)明還提供了一種安全通信的裝置，該裝置包括：

獲取單元，用于獲取預先建立的多小區(qū)多用戶場景下信號傳輸?shù)臄?shù)學模型；

最優(yōu)解計算單元，用于利用交替方向乘子算法，在用戶安全通信的信干噪比閾值范圍內計算所述數(shù)學模型，得出最優(yōu)的波束成形參數(shù)以及人工噪聲參數(shù)；

信號發(fā)送單元，用于根據所述波束成形參數(shù)以及所述人工噪聲參數(shù)，確定所需傳輸?shù)男盘?，將所述信號發(fā)送給所述用戶；

其中，信干噪比為所述用戶接收到的目標信號和干擾噪聲信號的比值，所述干擾噪聲信號包括小區(qū)間干擾信號、小區(qū)內干擾信號以及噪聲信號。

可選地，所述最優(yōu)解計算單元包括：

分解子單元，用于利用所述交替方向乘子算法，將所述數(shù)學模型分解成預設數(shù)量的子模型；

第一計算子單元，用于基于本地信道狀態(tài)參數(shù)以及相應的所述子模型，得出所述最優(yōu)的波束成形向量以及人工噪聲向量，所述波束成形向量為所述波束成形參數(shù)，所述人工噪聲向量為所述人工噪聲參數(shù)。

可選地，所述信號發(fā)送單元包括：

代入子單元，用于通過所述波束成形參數(shù)以及所述人工噪聲參數(shù)，根據公式確定所需傳輸?shù)男盘枺l(fā)送所述信號給所述用戶；

其中，x_n(t)為第n個基站所需傳輸?shù)男盘枺瑸榈趎個基站傳輸給第k_n個授權用戶的目標信號，是第n個基站傳輸信號給第k_n個授權用戶的波束成形參數(shù)，z_n是第n個基站疊加的服從高斯分布的人工噪聲參數(shù)。

可選地，所述用戶包括授權用戶和非授權用戶，所述授權用戶接收到的所述小區(qū)間干擾信號為其中，代表第m個基站到第n個基站的授權用戶k_n的信道向量。

可選地，所述最優(yōu)解計算單元內所述用戶安全通信的所述信干噪比閾值范圍包括：

所述授權用戶的所述信干噪比大于第一預設閾值；

所述非授權用戶的所述信干噪比小于第二預設閾值。

本發(fā)明所提供的一種安全通信的方法及裝置，通過獲取預先建立多小區(qū)多用戶場景下信號傳輸問題的數(shù)學模型；利用交替方向乘子算法，在用戶通信安全的信干噪比閾值范圍內計算所述數(shù)學模型，得出最優(yōu)的波束成形參數(shù)以及人工噪聲參數(shù)；根據所述波束成形參數(shù)以及所述人工噪聲參數(shù)，確定所需傳輸?shù)男盘?，將所述信號發(fā)送給所述用戶；其中，信干噪比為所述用戶接收到的目標信號和干擾噪聲信號的比值，所述干擾噪聲信號包括小區(qū)間干擾信號、小區(qū)內干擾信號以及噪聲信號?？紤]了小區(qū)間的干擾信號的基礎上，利用分布式算法的交替方向乘子算法得出最優(yōu)的波束成形參數(shù)和人工噪聲參數(shù)，可以避免額外的通信成本，而根據最優(yōu)的波束成形參數(shù)可以確定出最大傳輸速率，根據人工噪聲參數(shù)可以確定出功率化最小的人工噪聲。可見，本申請基于人工噪聲以及最優(yōu)化波束成形技術，在多小區(qū)多用戶場景下，在安全通信時考慮了小區(qū)間的干擾，降低了通信能耗，提高了用戶服務質量以及降低了通信安全風險。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例所提供的一種安全通信的多小區(qū)多用戶應用場景示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例所提供的安全通信方法的一種具體實施方式的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的安全通信的裝置的結構框圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

下面首先結合圖1對本發(fā)明實施例的技術方案涉及的一些可能的應用場景進行舉例介紹。圖1為本發(fā)明實施例所提供的一種安全通信的多小區(qū)多用戶應用場景示意圖。

如圖1所示的多小區(qū)多用戶的應用場景，多小區(qū)可以是指多個小區(qū)，此處以及下文所提到的小區(qū)均為通信小區(qū)，每個基站的覆蓋范圍為一個小區(qū)。多用戶可以是指每個小區(qū)內有多名通信用戶，其中，用戶可以分為授權用戶和非授權用戶。所謂授權用戶可以是指具有接收指定信號權限的用戶，非授權用戶可以是指不具備接收指定信號權限的用戶。圖1中示出了4個通信小區(qū)，即基站1、基站2、基站3以及基站4所覆蓋的區(qū)域，每個基站所覆蓋的范圍內具有多名授權用戶以及非授權用戶，每個基站均有多根天線，且各個基站之間利用共用頻帶來傳輸信號。為了更好地貼合實際情況，每個基站內的授權用戶的數(shù)量與非授權用戶的數(shù)量可以是不一樣的。

由于基站之間所使用的頻帶是一樣的，故不僅存在著小區(qū)內的干擾，還存在著小區(qū)間的干擾。即用戶接收到的信號包括了小區(qū)內的干擾信號以及小區(qū)間的干擾信號。本發(fā)明實施例的技術方案重點探究在多小區(qū)多用戶的場景下，如何在考慮了小區(qū)間的干擾影響時，保證授權用戶的服務質量，降低通信能耗以及授權用戶的通信風險的問題。

下面將對本發(fā)明實施例基于多小區(qū)多用戶場景所提供的安全通信技術方案進行簡要介紹。

請參見圖2，圖2為本發(fā)明實施例所提供的安全通信方法的一種具體實施方式的流程示意圖，該方法包括以下步驟：

步驟201：獲取預先建立的多小區(qū)多用戶場景下信號傳輸?shù)臄?shù)學模型；

獲取預先抽象建立的數(shù)學模型，數(shù)學模型是基于多小區(qū)多用場景抽象建立，即將在多小區(qū)多用戶場景下傳輸信號的問題抽象成一個數(shù)學模型，可以通過求解該數(shù)學模型，從而得出與實際問題相對應的解。

在多用戶多小區(qū)場景下傳輸信號時，為了達到安全通信的目的，可以在發(fā)送目標信號時，發(fā)送一些人工噪聲，以達到安全通信的目的。在保證通信安全的基礎上，應盡可能地使得人工噪聲的功勞最小化，從而減少功耗，信號的傳輸速率最大化?？梢岳枚嘈^(qū)協(xié)作波束成形技術(multi-cell coordinated beamforming，MCBF)，充分利用基站多天線的空間自由度抑制小區(qū)內以及小區(qū)間的干擾，從而在多小區(qū)多用戶場景下同時達到提高頻譜效率、降低功率消耗和保證服務質量的技術手段。

其功率最小化的MCBF的數(shù)學模型可以描述成利用該數(shù)學模型在特定的求解范圍求解，可以得出最優(yōu)解，從而得出相應的較好的安全通信參數(shù)。為了達到安全通信的目的，可以將求解范圍設定為用戶接收到的信干噪比閾值范圍。

步驟202：利用交替方向乘子算法，在用戶安全通信的信干噪比閾值范圍內計算所述數(shù)學模型，得出最優(yōu)的波束成形參數(shù)以及人工噪聲參數(shù)；

可以理解的是，信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)可以是指用戶所接收到的目標信號與干擾噪聲信號的比值，其干擾噪聲信號可以包括小區(qū)內的干擾信號、小區(qū)間的干擾信號、人工噪聲信號以及其它噪聲信號。

由于現(xiàn)實情況中，通信小區(qū)以及用戶的數(shù)量過多，小區(qū)以及用戶沒有確定的數(shù)量，故可以假設場景中有N_c個小區(qū)，每個小區(qū)均配置有N_t根天線的基站，k_n個配置有單天線的授權用戶以及s_n個配置有單天線的非授權用戶。其中，N_c個基站可以通過共用頻帶來傳輸信號。n、k_n和s_n分別代表第n個小區(qū)、第n個小區(qū)的第k_n個授權用戶和第n個小區(qū)的第s_n個非授權用戶。顯而易見地，分別代表第n個小區(qū)的授權用戶集合、第n個小區(qū)的非授權用戶集合和小區(qū)基站集合。

此時，第n個基站傳輸?shù)男盘柨梢员硎緸槠渲?，為第n個基站傳輸給第k_n個授權用戶的目標信號，是第n個基站傳輸信號給第k_n個授權用戶的波束成形參數(shù)，是第n個基站疊加的服從高斯分布的人工噪聲參數(shù)，也就是說且

可以利用x_n(t)來推導用戶接收到的信干噪比的表達式，而用戶包括了授權用戶和非授權用戶，授權用戶接收到的所述小區(qū)間干擾信號為其中，代表第m個基站到第n個基站的授權用戶k_n的信道向量。將小區(qū)間的干擾信號、小區(qū)內的干擾信號、人工噪聲以及其它的噪聲相加起來得出相加值，目標信號與相加值相比，可以得出用戶的信干噪比。

處于多小區(qū)多用戶場景下的第n個基站中第k_n個授權用戶接收到的所有基站發(fā)送的信號可以表示為：

而第n個基站中第s_n個非授權用戶接收到的所有基站發(fā)送的信號可以表示為：

其中，分別代表第m個基站到第n個基站授權用戶k_n和非授權用戶s_n的信道向量。分別代表第n個基站授權用戶k_n和非授權用戶s_n的高斯噪聲，

確定了授權用戶和非授權用戶的接收到的信號表達式后，可以利用信號表達式來推導出授權用戶和非授權用戶的信干噪比表達式。第n個基站中第k_n個授權用戶接收到的信干噪比可以表示為：

第n個基站中第s_n個非授權用戶接收到的信干噪比可以表示為：

可以理解的是，為了保證所述用戶通信安全的所述信干噪比閾值范圍包括：所述授權用戶的所述信干噪比大于第一預設閾值；所述非授權用戶的所述信干噪比小于第二預設閾值。第一預設閾值以及第二預設閾值均可人為地設定，通過設置授權用戶以及非授權用戶的信干噪比，可以實現(xiàn)安全通信。

設定授權用戶的接收信干噪比大于閾值γ_u時，則認為授權用戶能正確解碼接收的信號，達到保證授權用戶通信服務質量的目標。即當信干噪比大于閾值時，可以認為授權用戶接收到的目標信號的能量較大，此時噪聲不會影響到授權用戶接收目標信號。非授權用戶的接收信干噪比小于閾值γ_e時，則認為非授權用戶無法正確解碼接收的信號，達到物理層安全通信的目標。即當信干噪比小于閾值時，可以認為非授權用戶接收到的干擾信號以及噪聲信號的能量較大，此時噪聲會影響非授權用戶接收目標信號。也即授權用戶希望目標信號的能量最大，噪聲以及干擾信號的能量最小，使得解碼信號比較容易；而非授權用戶希望噪聲以及干擾信號的能量最大，目標信號的能量最小，使得解碼信號比較困難。

需要說明的是，授權用戶以及非授權用戶的信干噪比的閾值是可以人為地設定，其閾值可以是依據經驗值來設定，也可以是根據實際需求來設定。信干噪比的單位為分貝(dB)，例如，可以將授權用戶的信干噪比的閾值γ_u設為10dB，非授權用戶的信干噪比的閾值γ_e設為0.1dB。

將用戶接收到的信干噪比的閾值范圍作為數(shù)學模型約束條件，然后可以利用分布式算法在該可行域內求解出最優(yōu)解。故在本發(fā)明的一些實施例中，其求解過程具體可以為：利用所述交替方向乘子算法，將所述數(shù)學模型分解成預設數(shù)量的子模型；基于本地信道狀態(tài)參數(shù)以及相應的所述子模型，得出所述最優(yōu)的波束成形向量以及人工噪聲向量，所述波束成形向量為所述波束成形參數(shù)，所述人工噪聲向量為所述人工噪聲參數(shù)。

需要說明的是，利用交替方向乘子算法將集中式問題分解成多個子問題，對每個子問題進行求解。相較于將全部的信道狀態(tài)參數(shù)傳送至一個中心節(jié)點進行處理求解，分布式算法可以使基站只利用本地信道狀態(tài)參數(shù)進計算，即可得出相應的最優(yōu)波束成形向量以及人工噪聲向量，避免了額外的通信成本，降低了通信能耗。

數(shù)學模型為其約束條件為而由于上述約束條件為非凸，故數(shù)學模型也為非凸。因此不能直接對數(shù)學模型進行求解，需要利用凸優(yōu)化工具SDR進行求解。定義此時數(shù)學模型可以表示為：其約束條件則可以表示為：

雖然可以利用求解工具來求解重新表示后的數(shù)學模型，但是需要將系統(tǒng)中的所有信道狀態(tài)信息匯總到一個中心計算節(jié)點進行計算，在計算結束后再把個基站的最優(yōu)波束成形向量以及人工噪聲向量返回給各個基站去配置。給系統(tǒng)增加了大量的通信消耗以及時間開銷。

需要將集中優(yōu)化的數(shù)學模型即數(shù)學問題分解為N_c+1個本地子問題，該本地子問題只涉及信道狀態(tài)信息，并且每個本地子問題分別由各個基站進行優(yōu)化。

利用交替方向乘子算法進行迭代分解，首先需要找出集中式問題的處罰增強問題。先定義如下松弛變量：

因此可以將集中式問題重寫成其約束條件為

由于約束條件都是凸的，中與n有關的變量以及可行集能被分解為N_c個不相交的凸集合，如下式表示：

為進一步化簡，定義四個向量如下：

t包含所有的干擾項及人工噪聲項，t_n包含與基站n相關的干擾項及人工噪聲項(也就是說基站n發(fā)送到相鄰基站的信號以及接收到相鄰基站發(fā)送的信號)。有了t和t_n，可以找到一個線性映射矩陣Ω_n∈{0,1}，使得t_n＝Ω_nt。因此，數(shù)學模型的處罰增強問題可以表示為：

ρ_n≥0是一個松弛變量，c>0是處罰參數(shù)。處罰增強問題的最優(yōu)解沒有改變，附加項是為了確保交替方向乘子算法的收斂性。

找出基于多小區(qū)多用戶場景信號傳輸問題建立的數(shù)學模型的處罰增強問題后，需要進行對偶分解，使得每個基站能單獨求解波束成形參數(shù)和人工噪聲參數(shù)。處罰增強問題的對偶問題如下：

其中，v_n,u_n是關聯(lián)的對偶參數(shù)。由于對偶問題是凸的，對于給定的v_n,u_n，({W_mk}_k,{Σ_m},t_m,p_m)能被高效的求解。因此可以用迭代的方式求解對偶問題。具體地說，在第(q+1)次迭代后，對偶問題能被分解為N_c+1個凸的子問題，即對于有：

以及

對于每個如(1)的子問題，它只與基站n相關，因此在(q+1)次迭代中每個基站只需要處理相關的一個子問題(1)來求解(t_n(q+1),p_n(q+1))，然后與相鄰基站交換(t_n(q+1),p_n(q+1))后通過求解(2)來獲得(t(q+1),ρ_n(q+1))。根據交替方向乘子算法，對偶參數(shù)能通過下式更新：

綜上所述，分布式交替方向乘子算法求解過程能被描述如下：給定基站n中參數(shù)：{v_n(0),u_n(0),t(0),ρ_n(0)},以及處罰參數(shù)c；設置q＝0。即每個基站分別獨立求解相關子問題(1)，得到(t_n(q+1),p_n(q+1))；每個基站通過更新(t_n(q+1),p_n(q+1))求解(2)得到(t(q+1),ρ_n(q+1))；每個基站通過(3)更新對偶變量v_n(q+1),u_n(q+1)；設置q＝q+1，until預定義的停止準則被滿足，

可以理解的是，迭代的停止準則為常見的停止準則。例如，停止準則可以是當達到預設迭代次數(shù)時，停止迭代，亦或者是當相鄰兩次迭代結果的差值小于預設的閾值時，則停止迭代。

分解成多個本地子問題后，每個基站只需根據本地的信道狀態(tài)參數(shù)來求解相應的本地子問題，得出每個基站的最優(yōu)波束成形向量以及人工噪聲向量。

步驟203：根據所述波束成形參數(shù)以及所述人工噪聲參數(shù)，確定所需傳輸?shù)男盘?，將所述信號發(fā)送給所述用戶；其中，信干噪比為所述用戶接收到的目標信號和干擾噪聲信號的比值，所述干擾信號包括小區(qū)間干擾信號、小區(qū)內干擾信號以及噪聲信號。

在每個基站確定出最優(yōu)的波束成形向量以及人工噪聲向量后，在需要進行傳輸信號時，需要根據傳輸信號公式來確定所需傳輸?shù)男盘枴９试诒景l(fā)明的一些實施例中，其過程具體可以為：通過所述波束成形參數(shù)以及所述人工噪聲參數(shù)，根據確定所需傳輸?shù)男盘枺l(fā)送所述信號給所述用戶。

其中，x_n(t)為第n個基站所需傳輸?shù)男盘枺瑸榈趎個基站傳輸給第k_n個授權用戶的目標信號，是第n個基站傳輸信號給第k_n個授權用戶的波束成形參數(shù)，z_n是第n個基站疊加的服從高斯分布的人工噪聲參數(shù)。每個基站確定所需傳輸?shù)男盘柡?，則進行信號的發(fā)送，以達到安全通信的目標。

本發(fā)明實施例所提供的安全通信的方法，該方法考慮了小區(qū)間的干擾信號的基礎上，利用分布式算法的交替方向乘子算法得出最優(yōu)的波束成形參數(shù)和人工噪聲參數(shù)，可以避免額外的通信成本，而根據最優(yōu)的波束成形參數(shù)可以確定出最大傳輸速率，根據人工噪聲參數(shù)可以確定出功率化最小的人工噪聲?？梢?，基于人工噪聲以及最優(yōu)化波束成形技術，在多小區(qū)多用戶場景下，在安全通信時考慮了小區(qū)間的干擾，降低了通信能耗，提高了用戶服務質量以及降低了通信安全風險。

下面對本發(fā)明實施例提供的安全通信的裝置進行介紹，下文描述的安全通信的裝置與上文描述的安全通信的方法可相互對應參照。

圖3為本發(fā)明實施例提供的安全通信的裝置的結構框圖，參照圖3安全通信裝置可以包括：

獲取單元301，用于獲取預先建立的多小區(qū)多用戶場景下信號傳輸?shù)臄?shù)學模型；

最優(yōu)解計算單元302，用于利用交替方向乘子算法，在用戶安全通信的信干噪比閾值范圍內計算所述數(shù)學模型，得出最優(yōu)的波束成形參數(shù)以及人工噪聲參數(shù)；

信號發(fā)送單元303，用于根據所述波束成形參數(shù)以及所述人工噪聲參數(shù)，確定所需傳輸?shù)男盘?，將所述信號發(fā)送給所述用戶；

其中，信干噪比為所述用戶接收到的目標信號和干擾噪聲信號的比值，所述干擾噪聲信號包括小區(qū)間干擾信號、小區(qū)內干擾信號以及噪聲信號。

可選地，所述最優(yōu)解計算單元包括：

分解子單元，用于利用所述交替方向乘子算法，將所述數(shù)學模型分解成預設數(shù)量的子模型；

第一計算子單元，用于基于本地信道狀態(tài)參數(shù)以及相應的所述子模型，得出所述最優(yōu)的波束成形向量以及人工噪聲向量，所述波束成形向量為所述波束成形參數(shù)，所述人工噪聲向量為所述人工噪聲參數(shù)。

可選地，所述信號發(fā)送單元包括：

代入子單元，用于通過所述波束成形參數(shù)以及所述人工噪聲參數(shù)，根據公式確定所需傳輸?shù)男盘?，發(fā)送所述信號給所述用戶；

其中，x_n(t)為第n個基站所需傳輸?shù)男盘?，為第n個基站傳輸給第k_n個授權用戶的目標信號，是第n個基站傳輸信號給第k_n個授權用戶的波束成形參數(shù)，z_n是第n個基站疊加的服從高斯分布的人工噪聲參數(shù)。

可選地，所述用戶包括授權用戶和非授權用戶，所述授權用戶接收到的所述小區(qū)間干擾信號為其中，代表第m個基站到第n個基站的授權用戶k_n的信道向量。

可選地，所述最優(yōu)解計算單元內所述用戶安全通信的所述信干噪比閾值范圍包括：所述授權用戶的所述信干噪比大于第一預設閾值；所述非授權用戶的所述信干噪比小于第二預設閾值。

本發(fā)明實施例所提供的安全通信的裝置，該裝置考慮了小區(qū)間的干擾信號的基礎上，利用分布式算法的交替方向乘子算法得出最優(yōu)的波束成形參數(shù)和人工噪聲參數(shù)，可以避免額外的通信成本，而根據最優(yōu)的波束成形參數(shù)可以確定出最大傳輸速率，根據人工噪聲參數(shù)可以確定出功率化最小的人工噪聲?？梢姡旧暾埢谌斯ぴ肼曇约白顑?yōu)化波束成形技術，在多小區(qū)多用戶場景下，在安全通信時考慮了小區(qū)間的干擾，降低了通信能耗，提高了用戶服務質量以及降低了通信安全風險。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其它實施例的不同之處，各個實施例之間相同或相似部分互相參見即可。對于實施例公開的裝置而言，由于其與實施例公開的方法相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

專業(yè)人員還可以進一步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結合來實現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術方案的特定應用和設計約束條件。專業(yè)技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應認為超出本發(fā)明的范圍。

結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結合來實施。軟件模塊可以置于隨機存儲器(RAM)、內存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術領域內所公知的任意其它形式的存儲介質中。

以上對本發(fā)明所提供的安全通信的方法以及裝置進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發(fā)明權利要求的保護范圍內。