[發明專利]一種利用能量站最小化系統保密中斷概率的方法

有效

• 申請號: 201610908280.5
• 申請日: 2016-10-19
• 公開（公告）號: CN106656405B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 鐘財軍;姜鑫;張朝陽
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04K3/00
• 分類號: H04K3/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 陳華

1.一種利用能量站最小化系統保密中斷概率的方法，其通信系統包括源節點、合法接收節點、竊聽接收節點和能量站；所述的能量站配置有N_J根天線，N_J≥1；所述的源節點配置有N_S根天線，N_S≥1；所述的合法接收節點和竊聽接收節點配置單根天線，其特征在于，具體包括如下步驟：

1)能量站在前θT時間內向源節點傳輸無線能量，0<θ<1表示時間分配因子，T表示一個時隙；

2)能量站通過偵聽源節點、合法接收節點和竊聽接收節點的導頻，估計通信系統中的信道狀態信息；

3)能量站利用估計得到的信道狀態信息，設計相應的最佳波束賦形器w₂；

所述最佳波束賦形器w₂其目標函數與約束條件分別表示為：

s.t.||w₂||＝1

其中，P_S和N₀分別表示能量站的最大發射功率和合法接收節點的噪聲功率；η表示無線射頻信號能量轉化為電能的能量轉換效率；H_JS，h_SD，h_SE，h_JD和h_JE分別表示能量站與源節點，源節點與合法接收節點，源節點與竊聽接收節點，能量站與合法接收節點以及能量站與竊聽接收節點的信道狀態信息；T和′分別表示轉置和共軛運算符號；

4)在后(1-θ)T時間內，源節點向合法接收節點傳輸無線信號，竊聽接收節點對所述的無線信號進行竊聽，同時能量站采用波束賦形器w₂向合法接收節點和竊聽接收節點傳輸無線干擾信號，以最小化系統的保密中斷概率。

2.根據權利要求1所述的利用能量站最小化系統保密中斷概率的方法，其特征在于，所述的能量站和源節點構成無線能量傳輸子系統；所述的源節點、合法接收節點和竊聽接收節點構成無線信號傳輸子系統；所述的能量站、合法接收節點和竊聽接收節點構成無線干擾信號傳輸子系統。

3.根據權利要求1所述的利用能量站最小化系統保密中斷概率的方法，其特征在于，所述的步驟2)中信道狀態信息包括：能量站與源節點、源節點與合法接收節點、源節點與竊聽接收節點、能量站與合法接收節點以及能量站與竊聽接收節點的信道狀態信息。

4.根據權利要求1所述的利用能量站最小化系統保密中斷概率的方法，其特征在于，所述的最佳發射波束賦形器w₂其目標函數與約束條件通過半定松弛的方法進行轉化，利用表示共軛轉置運算符號，同時省略W秩為1的約束條件，轉化為如下形式：

s.t.tr(W)＝1

W≥0

其中，tr()代表求跡運算符號。

5.根據權利要求4所述的利用能量站最小化系統保密中斷概率的方法，其特征在于，利用Charnes-Cooper轉化定理，所得到的最佳波束賦形器w₂通過解如下凸半定規劃優化問題結合一維搜索的方法得到；

其中，一維搜索為如下問題：

其中，F(y)為如下凸半定規劃優化問題的解：

s.t.s＞0

tr(Z)＝s

Z≥0，

所述的凸半定規劃優化問題通過MATLAB軟件中的CVX工具包進行求解；其中，最優解Z是秩為1的矩陣，且滿足即最佳波束賦形器w₂通過對Z進行奇異值分解得到。