[發明專利]無線攜能異構網絡的波束優化方法及系統

在審

• 申請號: 201710268979.4
• 申請日: 2017-04-24
• 公開（公告）號: CN107172705A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 費澤松;李斌;戴曼;匡鏡明
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H04W52/26
• 分類號: H04W52/26;H04B7/06;H02J50/20
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙)11639
• 代理人: 鮑文娟

1.一種無線攜能異構網絡的波束優化方法，所述無線攜能異構網絡部署有宏小區基站MBS和微小區基站FBS，MBS服務M個宏小區用戶MUs，FBS服務K+1個微小區用戶FUs，FUs包括信息接收機IR和能量接收機ERs兩類，ERs會竊聽FBS發送給IR的機密信息，并從周圍環境的射頻信號中獲取能量；所述FBS配備有N_F根天線，所述MBS配備有N_M根天線，FBS的天線和MBS的天線共享一樣的頻譜資源；其特征在于，所述方法包括：

FBS發送信號給IR的步驟，所述信號用矢量表示為：其中s_I表示信號中承載信息的數據符號；表示FBS天線的波束成形矢量；是與所述s_I相互獨立，均值為0，方差為V_E的人工噪聲矢量；

MBS通過所述MBS天線發送數據符號給宏小區中第m個宏小區用戶MU_m的步驟，所述MU_m接收到的信號用矢量表示為其中表示從MBS到第k個能量接收機ER_k的信道參數矢量，上標H表示矢量的共軛轉置，表示所述MBS天線的波束成形矢量，s_m表示所述MBS向宏小區中的用戶MU_m發送的數據符號，表示所述MBS發送給第i個宏小區用戶的波束成形矢量，s_i表示所述MBS向第i個宏小區用戶發送的數據符號，表示從FBS到MU_m的信道參數矢量，n_m表示MU_m接收信號的背景噪聲；

以及聯合優化波束成形矢量和人工噪聲的步驟，在滿足每個MU的SINR要求，系統總發射功率限制和能量獲取限制的條件下，找到IR最大的最小安全通信速率，所謂最小安全通信速率是指IR端通信速率C_I與竊聽信號的多個能量接收機中的最大通信速率之差；其中:

式中，表示從FBS到IR之間的信道參數矢量，表示從MBS到IR的信道參數矢量，表示IR端的加性高斯白噪聲的方差，表示從FBS到ER_k的信道參數矢量，表示從MBS到ER_k的信道參數矢量，表示ER_k端的加性高斯白噪聲的方差。

2.如權利要求1所述的方法，其中所述聯合優化的目標滿足下式：

P_tot≤P_th, (1c)

V_E≥0 (1e)

其中式(1a)是目標函數，表示IR端的最小安全通信速率取最大值，C_I表示所述IR端的通信速率，表示ER_k端的通信速率C_E,k在變量k＝{1,2,…,K}中的最大值；式(1b)～(1e)是約束函數，其中表示MU_m端加性高斯白噪聲n_m的方差，SINR_m表示MU_m端的信號和噪聲干擾比，Γ_m為MU_m的SINR_m要求，表示表示MUs的集合P_tot表示所述網絡的總傳輸功率，P_th表示所述網絡的最大發射功率閾值；E_k表示ER_k端獲取的能量，Q_k表示在ER_k端規定的獲取的能量值，表示能量接收機ERs的集合

3.如權利要求1或2所述的方法，其中所述聯合優化包括利用一階泰勒展開和連續凸近似技術近似的步驟。