1.一种基于最优用户选择的功率分配能量采集中继安全通信方法,其特征在于,步骤如下:
1)在第一时隙中,中继从M个用户中选择一个接收信噪比最大的用户作为合法用户进行服务,则合法用户表示为 其中, 表示M个用户的集合, 表示中继到信宿的信道功率增益;
剩余未被选中的用户都是潜在的窃听用户,系统窃听速率由所有窃听节点中接收信噪比最大的窃听用户决定,则该窃听用户表示为 其中j≠i,表示中继到潜在窃听用户的信道功率增益;
中继节点将接收到信号的部分功率用于能量采集,中继接收信号的表达式为其中,PS为信源的发送功率,dSR为信源到中继的距离,ρ(0<ρ<1)表示功率分配因子,m表示路径损耗因子,hSR为信源至中继的信道参数,XS为单位方差信源信号,nR表示单位方差的加性白高斯噪声;
2)在第二时隙中,当信号用于能量采集之后,中继的发送功率为 其中,ρ(0<ρ<1)表示功率分配因子,η表示进行无线能量采集时的能量转换效率因子;
中继将第一时隙接收到的信号广播至信宿,则第二时隙中,信宿接收信号表达式为:其中,i为第i个信宿节点,βc为中继放大因子;
3)系统的瞬时安全速率表示为 其中
表示合法用户接受信噪比,γε表示窃听用户接受信噪比,[a]+表示max(a,0);则基于瞬时安全速率的系统吞吐量为τ=CS;
4)中继采用最优功分因子进行无线信号传输和能量采集,最优功分因子算法为:通过对系统吞吐量τ相对功率分配因子ρ取偏导,并设其为0,即 可得到使得系统安全性能最强时,功率分配因子ρ的最优取值,表示为其中, 为中继至合法用户的信道参数,hRε为中继至窃听用户的信道参数。
2.根据权利要求1所述的基于最优用户选择的功率分配能量采集中继安全通信方法,其特征在于,步骤1)中,在忽略采集天线接收噪声所带微弱能量时,中继在第一时隙采集的能量表示为 其中ρ(0<ρ<1)表示功率分配因子,η表示进行无线能量采集时的能量转换效率因子,T表示两个时隙传输的总时长,T在两个时隙均匀分配。
3.根据权利要求2所述的基于最优用户选择的功率分配能量采集中继安全通信方法,其特征在于,第一时隙中继采集的能量全部用于第二时隙的信息传输。
4.根据权利要求1所述的基于最优用户选择的功率分配能量采集中继安全通信方法,其特征在于,步骤2)中,中继采用的是可变增益放大转发协议,在该协议下,中继放大因子则信宿接收信号表达式化为:其中, 为中继到信宿之间的距离, 表示中继与信宿间信道系数,nR和 均表示单位方差的加性白高斯噪声,进而得出第二时隙中,信宿的接收信噪比为: