[發明專利]一種無線供能通信網絡中利用干擾信號防竊聽的信號功率啟發式方法

有效

• 申請號: 202110483825.3
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113301564B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 孔帥穎;張書彬;池凱凱;黃亮
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H04W12/03
• 分類號: H04W12/03;H04W12/122
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

1.一種無線供能通信網絡中利用干擾信號防竊聽的信號功率啟發式方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟：

1)對于無線供能通信網絡中可捕獲射頻能量的K個傳感器節點，一個潛在的竊聽節點和一個可以發射射頻信號并接受傳感器節點信息的混合基站，網絡系統安排的時長以T為周期，分為K+1個時隙，τ₀,τ₁,τ₂,…,τ_k，在時隙τ₀，混合基站以發送功率p₀來廣播射頻信號，K個傳感器節點先捕獲能量；

2)在時隙τ₁內，節點1向混合基站傳輸數據，竊聽節點對節點1進行竊聽，節點2到節點K利用捕獲到的能量以各自的干擾功率i＝2,3,…,K對竊聽節點進行干擾，使其竊聽吞吐量低于閾值，以實現網絡的安全通信，在接下來的τ₂到τ_K時隙，節點N₂到節點N_K利用發送干擾信號后剩余的能量向混合基站發送數據；

所述干擾功率的取值確定過程如下：

2.1)：對于所部署的K個能量捕獲傳感器節點按1,2,…,K進行隨機標號，分別表示為N₁,N₂,…,N_i,…,N_K，初始化網絡系統安排時長T，設置竊聽吞吐量閾值R_th，混合基站廣播時長τ₀，時隙τ₀后節點順序向混合基站傳輸信息；

2.2)：計算節點到混合基站的距離dSink_i與節點到竊聽節點的距離dE_i的比值，并利用快速排序將其從小到大排序；

2.3)：為每個傳感器節點N_i，i＝1,2,…,K，根據公式(1)計算節點N_i從混合基站中捕獲的能量E_i；

E_i＝ξh_ip₀τ₀,i＝2,3,...,K, (1)

其中，ξ是節點N_i能量捕獲效率，h_i是混合基站到節點N_i的下行鏈路信道增益，p₀是混合基站的發送功率；

2.4)：節點1的發送功率為根據公式(2)計算出節點1的吞吐量R₁，

其中，δ²表示高斯白噪聲功率，g₁表示節點N₁到混合基站的上行鏈路信道增益，p₁表示節點N₁向混合基站傳輸信息的傳輸功率；

2.5)：節點N_i，i＝2,3,…,K的吞吐量R_i由公式(3)計算得出：

其中，g_i表示混合基站到節點N_i的上行鏈路信道增益，p_i表示節點N_i向混合基站傳輸信息的傳輸功率；

2.6)：對于節點N_i，i＝2,3,…,K，數據傳輸功率p_i和干擾功率有如下關系：

2.7)：對于竊聽節點，竊聽吞吐量R_e正好等于給定閾值R_th時系統吞吐量達到最大，表達式如下：

其中，h_E表示竊聽鏈路信道增益，h_iE表示節點N_i，i＝2,3,…,K到竊聽節點的干擾鏈路信道增益；

2.8)：根據等式(6)得出如下表達式：

其中，

2.9)：將設置為0；

2.10)：遍歷2.2)的排序好的數組，每次將排序在前的設置為干擾功率最大值

2.11)：計算

2.12)：將和a-δ²比較，如果跳到步驟2.9)；如果跳出循環，輸出結束；如果跳到步驟2.13)；

2.13)：利用等式(7)，計算這個節點的干擾功率輸出i＝2,3,…,K，結束。