[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

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，針對無線供能網絡中存在一個潛在的竊聽節點竊聽一個特定的傳感器節點的場景，本發明提出其它節點發送干擾功率使得竊聽節點的竊聽吞吐量低于閾值，通過節點與混合基站和竊聽節點的距離關系求出各個節點的干擾功率。本發明通過極低的時間復雜度計算出非被竊聽節點的干擾功率保障無線供能通信網絡中的數據安全傳輸，并且具備較高的網絡吞吐量。

技術領域

本發明涉及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優化方法，該方法適用于網絡中存在一個潛在竊聽節點竊聽單節點，傳感器節點能夠捕獲射頻能量并用捕獲到的能量傳輸數據的無線供能通信網絡。

背景技術

近年來，無線供能技術在無線網絡領域的關注度不斷上升。該技術由混合基站作為能量源，進行大范圍的無線供能，可以為多個無線傳感節點提供穩定、可控的能量，節點利用捕獲的能量來工作。該技術可廣泛應用于智能交通、智能家居等物聯網應用。

在無線供能通信網絡中有可能會存在潛在的竊聽節點在節點傳輸數據的時候對節點進行竊聽。本發明考慮節點先捕獲能量后利用時分復用進行信息傳輸的模式，網絡中的潛在竊聽節點在某一個節點進行數據傳輸的時隙內對該節點進行竊聽。這時網絡中其它節點利用捕獲的能量發送干擾信號干擾竊聽節點使其的竊聽吞吐量低于閾值。在保證數據安全傳輸的前提下求得其它節點的干擾功率提高網絡吞吐量是一個值得研究的問題。

發明內容

為了克服現有的能量捕獲無線傳感網絡中很少考慮數據安全傳輸的不足，本發明提供一種保障安全傳輸并提高網絡吞吐量的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。

為了解決上述技術問題本發明采用如下的技術方案：

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，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i＝2,3,…,K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，i＝1,2,…,K，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；