[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

说明书

本发明涉及一种利用能量站最小化系统保密中断概率的方法，包括：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；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。该方法利用能量站提升物理层安全性能，从而大幅提升整个通信系统的保密安全性能。

技术领域

本发明涉及通信领域，具体涉及一种利用能量站最小化系统保密中断概率的方法。

背景技术

随着无线通信技术的飞速发展，各种无线通信设备急剧增加，随之而来的无线通信安全性问题也日趋严重。传统的无线通信安全机制主要是以密码学为基础的相关加密技术，但随着计算机运算能力的迅速提升，这项技术的保密基础变得不再牢靠，物理层安全技术应运而生。

无线通信物理层安全技术从信息论的角度出发，利用物理信道的唯一性和互易性，来实现信息加密，辨识合法用户等，旨在实现无条件安全。中国发明专利公开号(CN103986545A)公开了一种用于SIMO无线通信系统的物理层安全传输方法，首先期望接收方反向发射随机参考信号，然后发射方使用接收到的参考信号对待传输符号进行置乱后发射，最后期望接收方利用已知参考信号对接收信号进行解调以获得发射方传输的信息。值得指出的是，该发明专利仅公开了发射方能够完美接收到期望接收方反向随机参考信号的情况，没有考虑有限信道状态信息反馈的场景。

另一方面，随着新兴无线业务的不断涌现，移动通信设备的续航时间逐渐成为影响用户体验的关键因素。在无线能量传输技术不断成熟的背景下，研究人员提出了在通信网络中安置固定的供电站，利用无线能量传输技术为网络中的移动设备提供能量。当前，尽管引入供电站的新型无线通信网络架构已引起国际上的广泛关注，但相关研究工作尚处在起步阶段，对供电站的应用仅仅局限于为移动设备提供能量，尚未充分发掘供电站的潜能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用能量站最小化系统保密中断概率的方法，利用能量站提升物理层安全性能。

为解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案为：

一种利用能量站最小化系统保密中断概率的方法，所述的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，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&lt;θ&lt;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；

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。

所述的保密中断是指：当系统的保密容量小于给定的信息传输速率时，保密中断。