CN106612503A - 一种安全通信的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种安全通信的方法及装置，预先建立多小区多用户场景下信号传输的数学模型；利用交替方向乘子算法，在用户通信安全的信干噪比阈值范围内计算数学模型，得出最优的波束成形参数以及人工噪声参数；根据波束成形参数以及人工噪声参数，确定所需传输的信号，将信号发送给所述用户；其中，干扰信号包括小区内干扰信号和小区间干扰信号。考虑了小区间的干扰信号的基础上，利用交替方向乘子算法得出最优的波束成形参数和人工噪声参数，可以避免额外的通信成本。可见，本申请基于人工噪声以及最优化波束成形技术，在多小区多用户场景下，在安全通信时考虑了小区间的干扰，降低了通信能耗，提高了用户服务质量以及降低了通信安全风险。

Description

一种安全通信的方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信领域，特别是涉及一种安全通信的方法及装置。
背景技术
随着无线通信技术的发展，第五代移动通信技术时代即将到来。第五代移动通信技术所注重的问题是绿色通道和提高频谱效率，实现绿色通道的手段有提高能量利用效率和减少能量消耗，而实现提高频谱效率的手段有协作中继技术、协作波束成形技术、网络编码技术等。
在利用无线通信技术传输信号时，保证安全通信是必不可少的。安全通信可以是指在进行信号传输时，通过某种手段确保所传输的信号不被非授权用户窃听。用户接收到的信号包括目标信号、噪声以及干扰信号，可以设置用户接收到的信干噪比大于阈值时，该用户可以正确解码所接收的信号；当用户接收到的信干燥比小于阈值时，该用户无法正确解码所接收到的信号，以实现安全通信的目的。
在现有技术中，基于人工噪声和波束成形技术可以确保用户的安全通信，还可以保证用户的通信服务质量。用户接收到的干扰信号包括小区内的干扰信号，即在同一通信小区内，用户除了接收到基站发送给自身的信号外，还接收到基站发送给其它用户的信号。但是，现有技术只考虑了同一通信小区内的干扰影响，即用户接收到的信干噪比的干扰信号项只考虑了小区内的干扰信号，忽略了小区间干扰的影响。而在实际情况中，小区间的干扰信号是不可忽视的，即不同的通信小区间的用户也会接收到不同基站发出的信号。如何在进行安全通信时考虑到小区间干扰的存在，进而降低通信能耗、提高用户服务质量以及降低通信风险是本领域亟待解决的问题，基于此，本发明提出了一种安全通信的方法及装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种安全通信的方法，目的在于解决现有问题中在安全通信时没有考虑到存在小区间干扰的问题；本发明的另一目的是提供一种安全通信的装置，其在安全通信时考虑到小区间干扰的存在，进而降低通信能耗、提高用户服务质量以及降低通信风险。
为解决上述技术问题，本发明提供一种安全通信的方法，该方法包括：
获取预先建立的多小区多用户场景下信号传输的数学模型；
利用交替方向乘子算法，在用户安全通信的信干噪比阈值范围内计算所述数学模型，得出最优的波束成形参数以及人工噪声参数；
根据所述波束成形参数以及所述人工噪声参数，确定所需传输的信号，将所述信号发送给所述用户；
其中，信干噪比为所述用户接收到的目标信号和干扰噪声信号的比值，所述干扰噪声信号包括小区间干扰信号、小区内干扰信号以及噪声信号。
可选地，所述利用交替方向乘子算法，在保证用户安全通信的信干燥比阈值范围内计算所述数学模型，得出最优的波束成形参数以及人工噪声参数包括：
利用所述交替方向乘子算法，将所述数学模型分解成预设数量的子模型；
基于本地信道状态参数以及相应的所述子模型，得出所述最优的波束成形向量以及人工噪声向量，所述波束成形向量为所述波束成形参数，所述人工噪声向量为所述人工噪声参数。
可选地，所述根据所述波束成形参数以及所述人工噪声参数，确定所需传输的信号，发送所述信号给所述用户包括：
通过所述波束成形参数以及所述人工噪声参数，根据确定所需传输的信号，发送所述信号给所述用户；
其中，xn(t)为第n个基站所需传输的信号，为第n个基站传输给第kn个授权用户的目标信号，是第n个基站传输信号给第kn个授权用户的波束成形参数，zn是第n个基站叠加的服从高斯分布的人工噪声参数。
可选地，所述用户包括授权用户和非授权用户，所述授权用户接收到的所述小区间干扰信号为其中，代表第m个基站到第n个基站的授权用户kn的信道向量。
可选地，所述用户安全通信的所述信干噪比阈值范围包括：
所述授权用户的所述信干噪比大于第一预设阈值；
所述非授权用户的所述信干噪比小于第二预设阈值。
此外，本发明还提供了一种安全通信的装置，该装置包括：
获取单元，用于获取预先建立的多小区多用户场景下信号传输的数学模型；
最优解计算单元，用于利用交替方向乘子算法，在用户安全通信的信干噪比阈值范围内计算所述数学模型，得出最优的波束成形参数以及人工噪声参数；
信号发送单元，用于根据所述波束成形参数以及所述人工噪声参数，确定所需传输的信号，将所述信号发送给所述用户；
其中，信干噪比为所述用户接收到的目标信号和干扰噪声信号的比值，所述干扰噪声信号包括小区间干扰信号、小区内干扰信号以及噪声信号。
可选地，所述最优解计算单元包括：
分解子单元，用于利用所述交替方向乘子算法，将所述数学模型分解成预设数量的子模型；
第一计算子单元，用于基于本地信道状态参数以及相应的所述子模型，得出所述最优的波束成形向量以及人工噪声向量，所述波束成形向量为所述波束成形参数，所述人工噪声向量为所述人工噪声参数。
可选地，所述信号发送单元包括：
代入子单元，用于通过所述波束成形参数以及所述人工噪声参数，根据公式确定所需传输的信号，发送所述信号给所述用户；
其中，xn(t)为第n个基站所需传输的信号，为第n个基站传输给第kn个授权用户的目标信号，是第n个基站传输信号给第kn个授权用户的波束成形参数，zn是第n个基站叠加的服从高斯分布的人工噪声参数。
可选地，所述用户包括授权用户和非授权用户，所述授权用户接收到的所述小区间干扰信号为其中，代表第m个基站到第n个基站的授权用户kn的信道向量。
可选地，所述最优解计算单元内所述用户安全通信的所述信干噪比阈值范围包括：
所述授权用户的所述信干噪比大于第一预设阈值；
所述非授权用户的所述信干噪比小于第二预设阈值。
本发明所提供的一种安全通信的方法及装置，通过获取预先建立多小区多用户场景下信号传输问题的数学模型；利用交替方向乘子算法，在用户通信安全的信干噪比阈值范围内计算所述数学模型，得出最优的波束成形参数以及人工噪声参数；根据所述波束成形参数以及所述人工噪声参数，确定所需传输的信号，将所述信号发送给所述用户；其中，信干噪比为所述用户接收到的目标信号和干扰噪声信号的比值，所述干扰噪声信号包括小区间干扰信号、小区内干扰信号以及噪声信号。考虑了小区间的干扰信号的基础上，利用分布式算法的交替方向乘子算法得出最优的波束成形参数和人工噪声参数，可以避免额外的通信成本，而根据最优的波束成形参数可以确定出最大传输速率，根据人工噪声参数可以确定出功率化最小的人工噪声。可见，本申请基于人工噪声以及最优化波束成形技术，在多小区多用户场景下，在安全通信时考虑了小区间的干扰，降低了通信能耗，提高了用户服务质量以及降低了通信安全风险。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的一种安全通信的多小区多用户应用场景示意图；
图2为本发明实施例所提供的安全通信方法的一种具体实施方式的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的安全通信的装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面首先结合图1对本发明实施例的技术方案涉及的一些可能的应用场景进行举例介绍。图1为本发明实施例所提供的一种安全通信的多小区多用户应用场景示意图。
如图1所示的多小区多用户的应用场景，多小区可以是指多个小区，此处以及下文所提到的小区均为通信小区，每个基站的覆盖范围为一个小区。多用户可以是指每个小区内有多名通信用户，其中，用户可以分为授权用户和非授权用户。所谓授权用户可以是指具有接收指定信号权限的用户，非授权用户可以是指不具备接收指定信号权限的用户。图1中示出了4个通信小区，即基站1、基站2、基站3以及基站4所覆盖的区域，每个基站所覆盖的范围内具有多名授权用户以及非授权用户，每个基站均有多根天线，且各个基站之间利用共用频带来传输信号。为了更好地贴合实际情况，每个基站内的授权用户的数量与非授权用户的数量可以是不一样的。
由于基站之间所使用的频带是一样的，故不仅存在着小区内的干扰，还存在着小区间的干扰。即用户接收到的信号包括了小区内的干扰信号以及小区间的干扰信号。本发明实施例的技术方案重点探究在多小区多用户的场景下，如何在考虑了小区间的干扰影响时，保证授权用户的服务质量，降低通信能耗以及授权用户的通信风险的问题。
下面将对本发明实施例基于多小区多用户场景所提供的安全通信技术方案进行简要介绍。
请参见图2，图2为本发明实施例所提供的安全通信方法的一种具体实施方式的流程示意图，该方法包括以下步骤：
步骤201：获取预先建立的多小区多用户场景下信号传输的数学模型；
获取预先抽象建立的数学模型，数学模型是基于多小区多用场景抽象建立，即将在多小区多用户场景下传输信号的问题抽象成一个数学模型，可以通过求解该数学模型，从而得出与实际问题相对应的解。
在多用户多小区场景下传输信号时，为了达到安全通信的目的，可以在发送目标信号时，发送一些人工噪声，以达到安全通信的目的。在保证通信安全的基础上，应尽可能地使得人工噪声的功劳最小化，从而减少功耗，信号的传输速率最大化。可以利用多小区协作波束成形技术(multi-cell coordinated beamforming，MCBF)，充分利用基站多天线的空间自由度抑制小区内以及小区间的干扰，从而在多小区多用户场景下同时达到提高频谱效率、降低功率消耗和保证服务质量的技术手段。
其功率最小化的MCBF的数学模型可以描述成利用该数学模型在特定的求解范围求解，可以得出最优解，从而得出相应的较好的安全通信参数。为了达到安全通信的目的，可以将求解范围设定为用户接收到的信干噪比阈值范围。
步骤202：利用交替方向乘子算法，在用户安全通信的信干噪比阈值范围内计算所述数学模型，得出最优的波束成形参数以及人工噪声参数；
可以理解的是，信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)可以是指用户所接收到的目标信号与干扰噪声信号的比值，其干扰噪声信号可以包括小区内的干扰信号、小区间的干扰信号、人工噪声信号以及其它噪声信号。
由于现实情况中，通信小区以及用户的数量过多，小区以及用户没有确定的数量，故可以假设场景中有Nc个小区，每个小区均配置有Nt根天线的基站，kn个配置有单天线的授权用户以及sn个配置有单天线的非授权用户。其中，Nc个基站可以通过共用频带来传输信号。n、kn和sn分别代表第n个小区、第n个小区的第kn个授权用户和第n个小区的第sn个非授权用户。显而易见地， 分别代表第n个小区的授权用户集合、第n个小区的非授权用户集合和小区基站集合。
此时，第n个基站传输的信号可以表示为其中，为第n个基站传输给第kn个授权用户的目标信号，是第n个基站传输信号给第kn个授权用户的波束成形参数，是第n个基站叠加的服从高斯分布的人工噪声参数，也就是说且
可以利用xn(t)来推导用户接收到的信干噪比的表达式，而用户包括了授权用户和非授权用户，授权用户接收到的所述小区间干扰信号为其中，代表第m个基站到第n个基站的授权用户kn的信道向量。将小区间的干扰信号、小区内的干扰信号、人工噪声以及其它的噪声相加起来得出相加值，目标信号与相加值相比，可以得出用户的信干噪比。
处于多小区多用户场景下的第n个基站中第kn个授权用户接收到的所有基站发送的信号可以表示为：
而第n个基站中第sn个非授权用户接收到的所有基站发送的信号可以表示为：
其中，分别代表第m个基站到第n个基站授权用户kn和非授权用户sn的信道向量。分别代表第n个基站授权用户kn和非授权用户sn的高斯噪声，
确定了授权用户和非授权用户的接收到的信号表达式后，可以利用信号表达式来推导出授权用户和非授权用户的信干噪比表达式。第n个基站中第kn个授权用户接收到的信干噪比可以表示为：
第n个基站中第sn个非授权用户接收到的信干噪比可以表示为：
可以理解的是，为了保证所述用户通信安全的所述信干噪比阈值范围包括：所述授权用户的所述信干噪比大于第一预设阈值；所述非授权用户的所述信干噪比小于第二预设阈值。第一预设阈值以及第二预设阈值均可人为地设定，通过设置授权用户以及非授权用户的信干噪比，可以实现安全通信。
设定授权用户的接收信干噪比大于阈值γu时，则认为授权用户能正确解码接收的信号，达到保证授权用户通信服务质量的目标。即当信干噪比大于阈值时，可以认为授权用户接收到的目标信号的能量较大，此时噪声不会影响到授权用户接收目标信号。非授权用户的接收信干噪比小于阈值γe时，则认为非授权用户无法正确解码接收的信号，达到物理层安全通信的目标。即当信干噪比小于阈值时，可以认为非授权用户接收到的干扰信号以及噪声信号的能量较大，此时噪声会影响非授权用户接收目标信号。也即授权用户希望目标信号的能量最大，噪声以及干扰信号的能量最小，使得解码信号比较容易；而非授权用户希望噪声以及干扰信号的能量最大，目标信号的能量最小，使得解码信号比较困难。
需要说明的是，授权用户以及非授权用户的信干噪比的阈值是可以人为地设定，其阈值可以是依据经验值来设定，也可以是根据实际需求来设定。信干噪比的单位为分贝(dB)，例如，可以将授权用户的信干噪比的阈值γu设为10dB，非授权用户的信干噪比的阈值γe设为0.1dB。
将用户接收到的信干噪比的阈值范围作为数学模型约束条件，然后可以利用分布式算法在该可行域内求解出最优解。故在本发明的一些实施例中，其求解过程具体可以为：利用所述交替方向乘子算法，将所述数学模型分解成预设数量的子模型；基于本地信道状态参数以及相应的所述子模型，得出所述最优的波束成形向量以及人工噪声向量，所述波束成形向量为所述波束成形参数，所述人工噪声向量为所述人工噪声参数。
需要说明的是，利用交替方向乘子算法将集中式问题分解成多个子问题，对每个子问题进行求解。相较于将全部的信道状态参数传送至一个中心节点进行处理求解，分布式算法可以使基站只利用本地信道状态参数进计算，即可得出相应的最优波束成形向量以及人工噪声向量，避免了额外的通信成本，降低了通信能耗。
数学模型为其约束条件为 而由于上述约束条件为非凸，故数学模型也为非凸。因此不能直接对数学模型进行求解，需要利用凸优化工具SDR进行求解。定义此时数学模型可以表示为：其约束条件则可以表示为：
虽然可以利用求解工具来求解重新表示后的数学模型，但是需要将系统中的所有信道状态信息汇总到一个中心计算节点进行计算，在计算结束后再把个基站的最优波束成形向量以及人工噪声向量返回给各个基站去配置。给系统增加了大量的通信消耗以及时间开销。
需要将集中优化的数学模型即数学问题分解为Nc+1个本地子问题，该本地子问题只涉及信道状态信息，并且每个本地子问题分别由各个基站进行优化。
利用交替方向乘子算法进行迭代分解，首先需要找出集中式问题的处罚增强问题。先定义如下松弛变量：
因此可以将集中式问题重写成其约束条件为
由于约束条件都是凸的，中与n有关的变量以及可行集能被分解为Nc个不相交的凸集合，如下式表示：
为进一步化简，定义四个向量如下：
t包含所有的干扰项及人工噪声项，tn包含与基站n相关的干扰项及人工噪声项(也就是说基站n发送到相邻基站的信号以及接收到相邻基站发送的信号)。有了t和tn，可以找到一个线性映射矩阵Ωn∈{0,1}，使得tn＝Ωnt。因此，数学模型的处罚增强问题可以表示为：
ρn≥0是一个松弛变量，c>0是处罚参数。处罚增强问题的最优解没有改变，附加项是为了确保交替方向乘子算法的收敛性。
找出基于多小区多用户场景信号传输问题建立的数学模型的处罚增强问题后，需要进行对偶分解，使得每个基站能单独求解波束成形参数和人工噪声参数。处罚增强问题的对偶问题如下：
其中，vn,un是关联的对偶参数。由于对偶问题是凸的，对于给定的vn,un，({Wmk}k,{Σm},tm,pm)能被高效的求解。因此可以用迭代的方式求解对偶问题。具体地说，在第(q+1)次迭代后，对偶问题能被分解为Nc+1个凸的子问题，即对于有：
以及
对于每个如(1)的子问题，它只与基站n相关，因此在(q+1)次迭代中每个基站只需要处理相关的一个子问题(1)来求解(tn(q+1),pn(q+1))，然后与相邻基站交换(tn(q+1),pn(q+1))后通过求解(2)来获得(t(q+1),ρn(q+1))。根据交替方向乘子算法，对偶参数能通过下式更新：
综上所述，分布式交替方向乘子算法求解过程能被描述如下：给定基站n中参数：{vn(0),un(0),t(0),ρn(0)},以及处罚参数c；设置q＝0。即每个基站分别独立求解相关子问题(1)，得到(tn(q+1),pn(q+1))；每个基站通过更新(tn(q+1),pn(q+1))求解(2)得到(t(q+1),ρn(q+1))；每个基站通过(3)更新对偶变量vn(q+1),un(q+1)；设置q＝q+1，until预定义的停止准则被满足，
可以理解的是，迭代的停止准则为常见的停止准则。例如，停止准则可以是当达到预设迭代次数时，停止迭代，亦或者是当相邻两次迭代结果的差值小于预设的阈值时，则停止迭代。
分解成多个本地子问题后，每个基站只需根据本地的信道状态参数来求解相应的本地子问题，得出每个基站的最优波束成形向量以及人工噪声向量。
步骤203：根据所述波束成形参数以及所述人工噪声参数，确定所需传输的信号，将所述信号发送给所述用户；其中，信干噪比为所述用户接收到的目标信号和干扰噪声信号的比值，所述干扰信号包括小区间干扰信号、小区内干扰信号以及噪声信号。
在每个基站确定出最优的波束成形向量以及人工噪声向量后，在需要进行传输信号时，需要根据传输信号公式来确定所需传输的信号。故在本发明的一些实施例中，其过程具体可以为：通过所述波束成形参数以及所述人工噪声参数，根据确定所需传输的信号，发送所述信号给所述用户。
其中，xn(t)为第n个基站所需传输的信号，为第n个基站传输给第kn个授权用户的目标信号，是第n个基站传输信号给第kn个授权用户的波束成形参数，zn是第n个基站叠加的服从高斯分布的人工噪声参数。每个基站确定所需传输的信号后，则进行信号的发送，以达到安全通信的目标。
本发明实施例所提供的安全通信的方法，该方法考虑了小区间的干扰信号的基础上，利用分布式算法的交替方向乘子算法得出最优的波束成形参数和人工噪声参数，可以避免额外的通信成本，而根据最优的波束成形参数可以确定出最大传输速率，根据人工噪声参数可以确定出功率化最小的人工噪声。可见，基于人工噪声以及最优化波束成形技术，在多小区多用户场景下，在安全通信时考虑了小区间的干扰，降低了通信能耗，提高了用户服务质量以及降低了通信安全风险。
下面对本发明实施例提供的安全通信的装置进行介绍，下文描述的安全通信的装置与上文描述的安全通信的方法可相互对应参照。
图3为本发明实施例提供的安全通信的装置的结构框图，参照图3安全通信装置可以包括：
获取单元301，用于获取预先建立的多小区多用户场景下信号传输的数学模型；
最优解计算单元302，用于利用交替方向乘子算法，在用户安全通信的信干噪比阈值范围内计算所述数学模型，得出最优的波束成形参数以及人工噪声参数；
信号发送单元303，用于根据所述波束成形参数以及所述人工噪声参数，确定所需传输的信号，将所述信号发送给所述用户；
其中，信干噪比为所述用户接收到的目标信号和干扰噪声信号的比值，所述干扰噪声信号包括小区间干扰信号、小区内干扰信号以及噪声信号。
可选地，所述最优解计算单元包括：
分解子单元，用于利用所述交替方向乘子算法，将所述数学模型分解成预设数量的子模型；
第一计算子单元，用于基于本地信道状态参数以及相应的所述子模型，得出所述最优的波束成形向量以及人工噪声向量，所述波束成形向量为所述波束成形参数，所述人工噪声向量为所述人工噪声参数。
可选地，所述信号发送单元包括：
代入子单元，用于通过所述波束成形参数以及所述人工噪声参数，根据公式确定所需传输的信号，发送所述信号给所述用户；
其中，xn(t)为第n个基站所需传输的信号，为第n个基站传输给第kn个授权用户的目标信号，是第n个基站传输信号给第kn个授权用户的波束成形参数，zn是第n个基站叠加的服从高斯分布的人工噪声参数。
可选地，所述用户包括授权用户和非授权用户，所述授权用户接收到的所述小区间干扰信号为其中，代表第m个基站到第n个基站的授权用户kn的信道向量。
可选地，所述最优解计算单元内所述用户安全通信的所述信干噪比阈值范围包括：所述授权用户的所述信干噪比大于第一预设阈值；所述非授权用户的所述信干噪比小于第二预设阈值。
本发明实施例所提供的安全通信的装置，该装置考虑了小区间的干扰信号的基础上，利用分布式算法的交替方向乘子算法得出最优的波束成形参数和人工噪声参数，可以避免额外的通信成本，而根据最优的波束成形参数可以确定出最大传输速率，根据人工噪声参数可以确定出功率化最小的人工噪声。可见，本申请基于人工噪声以及最优化波束成形技术，在多小区多用户场景下，在安全通信时考虑了小区间的干扰，降低了通信能耗，提高了用户服务质量以及降低了通信安全风险。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的安全通信的方法以及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种安全通信的方法，其特征在于，包括：
获取预先建立的多小区多用户场景下信号传输的数学模型；
利用交替方向乘子算法，在用户安全通信的信干噪比阈值范围内计算所述数学模型，得出最优的波束成形参数以及人工噪声参数；
根据所述波束成形参数以及所述人工噪声参数，确定所需传输的信号，将所述信号发送给用户；
其中，信干噪比为所述用户接收到的目标信号和干扰噪声信号的比值，所述干扰噪声信号包括小区间干扰信号、小区内干扰信号以及噪声信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用交替方向乘子算法，在用户安全通信的信干噪比阈值范围内计算所述数学模型，得出最优的波束成形参数以及人工噪声参数包括：
利用所述交替方向乘子算法，将所述数学模型分解成预设数量的子模型；
基于本地信道状态参数以及相应的所述子模型，得出所述最优的波束成形向量以及人工噪声向量，所述波束成形向量为所述波束成形参数，所述人工噪声向量为所述人工噪声参数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述波束成形参数以及所述人工噪声参数，确定所需传输的信号，将所述信号发送给用户包括：
通过所述波束成形参数以及所述人工噪声参数，根据确定所需传输的信号，发送所述信号给所述用户；
其中，xn(t)为第n个基站所需传输的信号，为第n个基站传输给第kn个授权用户的目标信号，是第n个基站传输信号给第kn个授权用户的波束成形参数，zn是第n个基站叠加的服从高斯分布的人工噪声参数。
4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述用户包括授权用户和非授权用户，所述授权用户接收到的所述小区间干扰信号为其中，代表第m个基站到第n个基站的授权用户kn的信道向量。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述用户安全通信的所述信干噪比阈值范围包括：
所述授权用户的所述信干噪比大于第一预设阈值；
所述非授权用户的所述信干噪比小于第二预设阈值。
6.一种安全通信的装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取预先建立的多小区多用户场景下信号传输的数学模型；
最优解计算单元，用于利用交替方向乘子算法，在用户安全通信的信干噪比阈值范围内计算所述数学模型，得出最优的波束成形参数以及人工噪声参数；
信号发送单元，用于根据所述波束成形参数以及所述人工噪声参数，确定所需传输的信号，将所述信号发送给用户；
其中，信干噪比为所述用户接收到的目标信号和干扰噪声信号的比值，所述干扰噪声信号包括小区间干扰信号、小区内干扰信号以及噪声信号。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述最优解计算单元包括：
分解子单元，用于利用所述交替方向乘子算法，将所述数学模型分解成预设数量的子模型；
第一计算子单元，用于基于本地信道状态参数以及相应的所述子模型，得出所述最优的波束成形向量以及人工噪声向量，所述波束成形向量为所述波束成形参数，所述人工噪声向量为所述人工噪声参数。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述信号发送单元包括：
代入子单元，用于通过所述波束成形参数以及所述人工噪声参数，根据公式确定所需传输的信号，发送所述信号给所述用户；
其中，xn(t)为第n个基站所需传输的信号，为第n个基站传输给第kn个授权用户的目标信号，是第n个基站传输信号给第kn个授权用户的波束成形参数，zn是第n个基站叠加的服从高斯分布的人工噪声参数。
9.如权利要求6至8任一项所述的装置，其特征在于，所述用户包括授权用户和非授权用户，所述授权用户接收到的所述小区间干扰信号为其中，代表第m个基站到第n个基站的授权用户kn的信道向量。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述最优解计算单元内所述信干噪比阈值范围包括：
所述授权用户的所述信干噪比大于第一预设阈值；
所述非授权用户的所述信干噪比小于第二预设阈值。
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