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专利号: 2017100009921
申请人: 华侨大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

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,中继节点从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个信宿节点的集合,M个信宿节点对应M个用户, 表示中继节点与用户间信道系数,表示中继节点到用户的信道功率增益;

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用户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,表示中继节点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,中继节点接收信号的表达式为其中,PS为信源的发送功率,dSR为信源到中继节点的距离,ρ表示功率分配因子,0<ρ<1,m表示路径损耗因子,hSR为信源至中继节点的信道参数,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,中继节点的发送功率为其中,ρ表示功率分配因子,0<ρ<1,η表示进行无线能量采集时的能量转换效率因子;

中继节点将第一时隙接收到的信号广播至用户,则第二时隙中,用户接收信号表达式为: 其中, 为中继节点到用户之间的距离,Ui为第i个用户,βc为中继节点放大因子, 表示单位方差的加性白高斯噪声;

3)系统的瞬时安全速率表示为 其中

表示合法用户接收信噪比,γε表示窃听用户接收信噪比,[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)中继节点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, 为中继节点至合法用户的信道参数,hRε为中继节点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,中继节点在第一时隙采集的能量表示为 其中ρ表示功率分配因子,0<ρ<1,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,第一时隙中继节点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,中继节点采用的是可变增益放大转发协议,在该协议下,中继节点放大因子则用户接收信号表达式化为:

其中, 为中继节点到用户之间的距离, 表示中继节点与用户间信道系数,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,用户的接收信噪比为: