[发明专利]一种利用能量站最小化系统保密中断概率的方法

权利要求书

1.一种利用能量站最小化系统保密中断概率的方法，其通信系统包括源节点、合法接收节点、窃听接收节点和能量站；所述的能量站配置有N_J根天线，N_J≥1；所述的源节点配置有N_S根天线，N_S≥1；所述的合法接收节点和窃听接收节点配置单根天线，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)能量站在前θT时间内向源节点传输无线能量，0<θ<1表示时间分配因子，T表示一个时隙；

2)能量站通过侦听源节点、合法接收节点和窃听接收节点的导频，估计通信系统中的信道状态信息；

3)能量站利用估计得到的信道状态信息，设计相应的最佳波束赋形器w₂；

所述最佳波束赋形器w₂其目标函数与约束条件分别表示为：

s.t.||w₂||＝1

其中，P_S和N₀分别表示能量站的最大发射功率和合法接收节点的噪声功率；η表示无线射频信号能量转化为电能的能量转换效率；H_JS，h_SD，h_SE，h_JD和h_JE分别表示能量站与源节点，源节点与合法接收节点，源节点与窃听接收节点，能量站与合法接收节点以及能量站与窃听接收节点的信道状态信息；T和′分别表示转置和共轭运算符号；

4)在后(1-θ)T时间内，源节点向合法接收节点传输无线信号，窃听接收节点对所述的无线信号进行窃听，同时能量站采用波束赋形器w₂向合法接收节点和窃听接收节点传输无线干扰信号，以最小化系统的保密中断概率。

2.根据权利要求1所述的利用能量站最小化系统保密中断概率的方法，其特征在于，所述的能量站和源节点构成无线能量传输子系统；所述的源节点、合法接收节点和窃听接收节点构成无线信号传输子系统；所述的能量站、合法接收节点和窃听接收节点构成无线干扰信号传输子系统。

3.根据权利要求1所述的利用能量站最小化系统保密中断概率的方法，其特征在于，所述的步骤2)中信道状态信息包括：能量站与源节点、源节点与合法接收节点、源节点与窃听接收节点、能量站与合法接收节点以及能量站与窃听接收节点的信道状态信息。

4.根据权利要求1所述的利用能量站最小化系统保密中断概率的方法，其特征在于，所述的最佳发射波束赋形器w₂其目标函数与约束条件通过半定松弛的方法进行转化，利用表示共轭转置运算符号，同时省略W秩为1的约束条件，转化为如下形式：

s.t.tr(W)＝1

W≥0

其中，tr()代表求迹运算符号。

5.根据权利要求4所述的利用能量站最小化系统保密中断概率的方法，其特征在于，利用Charnes-Cooper转化定理，所得到的最佳波束赋形器w₂通过解如下凸半定规划优化问题结合一维搜索的方法得到；

其中，一维搜索为如下问题：

其中，F(y)为如下凸半定规划优化问题的解：

s.t.s＞0

tr(Z)＝s

Z≥0，

所述的凸半定规划优化问题通过MATLAB软件中的CVX工具包进行求解；其中，最优解Z是秩为1的矩阵，且满足即最佳波束赋形器w₂通过对Z进行奇异值分解得到。