[发明专利]SWIPT系统中最优保密吞吐量和高效能量收集的实现方法

说明书

本发明公开了一种SWIPT系统中最优保密吞吐量和高效能量收集的实现方法，SWIPT系统中最优保密吞吐量和高效能量收集的实现方法，计算一个合法用户的保密吞吐量，设置一个阈值来判断是否发生保密中断，进而计算出保密中断概率，通过调节目标保密速率和发射端功率分配比求得最优保密吞吐量；接收端根据接收到的功率以及信息译码灵敏度自适应地调节功率分配系数，仅为信息译码提供满足译码要求的功率，其余全部用于能量收集。解决了现有的SWIPT系统中存在窃听者时保密吞吐量低以及能量收集效率低的问题。

【技术领域】

本发明属于无线携能技术领域，具体涉及SWIPT系统中最优保密吞吐量和高效能量收集的实现方法。

【背景技术】

随着无线通信网络的繁荣发展，无线通信设备的数量急剧增多。受设备电池容量大小的约束，其工作时间也受到了限制。为了延长这些便携式设备的使用寿命，我们可以使通信设备在接收信息的同时收集环境中的电磁能量，并将收集到的能量为自身供电，以延长设备的使用寿命。

同时无线信息和能量传输(Simultaneous Wireless Information and PowerTransfer,SWIPT)系统是无线传能与无线通信的结合，在保证设备正常通信的前提下，进行无线能量传输，对自身供电以延长使用寿命。在此系统中，存在着一种非常实用的接收机：功率分配(Power Splitting)接收机，它将收集到的功率按比例分成两部分分别用于信息译码和能量收集。这就使得通信设备在正常通信的同时不断对自身进行充电，延长了自己的工作时间，为解决能量受限的便携式设备的供电问题提供了一种新的思路

波束形成技术引入了空分多址(Space Division Multiple Access,SDMA)方式，其优点如下：该技术利用不同信号的传输路径来区分彼此进行空域滤波，增加了用户的链接数量；波束形成技术可与其他多址技术相结合，进而成倍地扩展通信容量，最大限度地利用有限的频谱资源；此技术具有指向性，可将发射功率集中到期望方向，既可节省发射功率，又可增强其空间保密性。

专利公开号为CN 106850028 A中，发明人提供了一种基于SWIPT系统的联合波束形成方法，属于无线携能通信领域。该发明允许发射端同时发送相互独立的信息波束和能量波束，而接收端进行信息和能量接收时分为两个时隙执行，分别对应信息接收和能量接收。由于发射端采用了波束形成技术，无论是发送信息还是能量都会对准特定的用户。在能量接收时隙，用户间干扰也会成为能量收集的来源。分时隙进行信息和能量接收会提高系统对同步精度的要求，显著提高设备成本。

专利公开号为CN 105119644 A中，发明人提出了一种基于SWIPT的单用户MIMO系统空分模式切换方法，属于MIMO系统空分模式切换领域。此种方法主要是解决MIMO系统空分模式切换方法无法在能量收集和信息译码两种模式之间任意切换的问题。在实施过程中会优先选择用户条件最好的用户进行通信，并为其分配一定数量的天线，以保证系统和速率达到最低传输速率要求，其余天线则用于能量收集，实现信息和能量的同时传输。利用此种方法时，每进行一次信息和能量传输，系统都会重新进行一次天线划分，实施过程复杂。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种SWIPT系统中最优保密吞吐量和高效能量收集的实现方法，以解决现有的SWIPT系统中存在窃听者时保密吞吐量低以及能量收集效率低的问题。

本发明采用以下技术方案：SWIPT系统中最优保密吞吐量和高效能量收集的实现方法，计算一个合法用户的保密吞吐量，设置一个阈值来判断是否发生保密中断，进而计算出保密中断概率，通过调节目标保密速率和发射端功率分配比求得最优保密吞吐量；接收端根据接收到的功率以及信息译码灵敏度自适应地调节功率分配系数，仅为信息译码提供满足译码要求的功率，其余全部用于能量收集。

进一步的，具体按照以下步骤实施：