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专利号: 2021104894925
申请人: 浙江工业大学
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:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种无线供能通信网络的信号功率优化方法,其特征在于,所述的优化方法包括以下步骤:

1)无线供能通信网络中包括可捕获射频能量的K个传感器节点,一个窃听节点和一个可以发射射频信号并接受传感器节点信息的混合基站,网络系统安排的时长以T为周期,分为K+1个时隙,τ0,τ1,τ2,…,τk,在时隙τ0,混合基站以发送功率p0来广播射频信号,K个传感器节点先捕获能量;

2)在时隙τ1内,节点1向混合基站传输数据,窃听节点对节点1进行窃听,节点2到节点K利用捕获到的能量以各自的干扰功率 对窃听节点进行干扰,使其窃听吞吐量低于阈值Rth,以实现网络的安全通信;

所述干扰功率 的取值确定过程如下:

2.1):对于所部署的K个能量捕获传感器节点按1,2,…,K进行随机标号,分别表示为N1,N2,…,Ni,…,NK,设置窃听吞吐量阈值Rth,初始化网络系统安排时长T,混合基站广播时长τ0,时隙τ0后节点顺序向混合基站传输信息,在时隙τi中,节点Ni向混合基站传输信息;

2.2):任意传感器节点Ni,i=1,2,…,K,在时隙τ0捕获的能量Ei根据公式(1)计算得出;

Ei=ξhip0τ0,i=1,2,...,K,                  (1)其中,ξ是节点Ni能量捕获效率,hi是混合基站到节点Ni的下行链路信道增益,p0是混合基站的发送功率;

2.3):节点1的发送功率为 根据公式(2)计算出节点N1的吞吐量R1,2

其中,δ表示高斯白噪声功率,g1表示节点N1到混合基站的上行链路信道增益,p1表示节点N1向混合基站传输信息的传输功率;

2.4):节点Ni,i=2,3,…,K的吞吐量Ri由公式(3)计算得出:其中,gi表示混合基站到节点Ni的上行链路信道增益,pi表示节点Ni向混合基站传输信息的传输功率;

2.5):对于节点Ni,i=2,3,…,K,数据传输功率pi和干扰功率 有如下关系:

2.6):对于窃听节点,窃听吞吐量Re正好等于给定阈值Rth时系统吞吐量达到最大,Re由公式(6)求出:

其中,hE表示窃听链路信道增益,hiE表示节点Ni,i=2,3,…,K到窃听节点的干扰链路信道增益;

2.7):根据等式(6)得出如下表达式:其中,

2.8):联立公式(3)(5)(7),得如下吞吐量表达式:其中

2.9):根据公式(8),得出斜率li关于xi,i=2,3,…,K的关系表达式:

2.10):除去临界点的值,要使系统吞吐量最大,发送干扰功率的节点的斜率应当相同,根据这个推论得出 关于斜率l的表达式:S B

2.11):用l 表示斜率l的可行区间的下边界值,将其初始化为0;用l表示斜率l的上边界值,将其初始化为limax,i=2,3,…,K的最大值,其中limax表示斜率li的最大值;

2.12):令

2.13):根据公式(12)计算出迭代干扰功率

2.14):计算

2 B S

2.15):将 和a‑δ比较,如果 l=l';否则,l=l';

2.16):重复步骤2.12)到2.15),直到l’收敛;

2.17):l’收敛时的迭代干扰功率 作为输出最优解 结束;

3)在接下来的τ2到τK时隙,节点2到节点K利用发送干扰信号后剩余的能量进行数据传输。