[发明专利]一种无线携能系统及最大安全速率计算方法

说明书

本发明提供了无线携能通信领域的一种无线携能系统，包括一发送端、一信息接收端、一能量接收端以及M个窃听端；所述发送端设有N_t根天线，所述信息接收端以及能量接收端均设有N_d根天线，所述窃听端设有N_e根天线；所述发送端采用信息波束赋形矩阵，通过天线与信息接收端连接；所述发送端采用能量波束赋形矩阵，通过天线与能量接收端连接；所述发送端采用干扰波束赋形矩阵，通过天线与窃听端连接；其中M为正整数，N_t、N_d以及N_e均为大于等于2的正整数；本发明还提供了一种无线携能系统的最大安全速率计算方法。本发明的优点在于：提高了无线携能系统通信的安全性以及传输性能。

技术领域

本发明涉及无线携能通信领域，特别指一种无线携能系统及最大安全速率计算方法。

背景技术

随着社会科技的飞速发展，跨学科、多平台的整合逐渐成为了科技发展的新方向。但是，能源和无线电频谱等资源的日渐稀缺也成为随之而来的问题。

无线电波既是能量的载体，也是信息的载体，利用无线电波的这一特性，无线携能通信(SWIPT)应用而生。无线携能通信是将无线能量传输与无线信息传输相结合的产物，可以广泛应用于高速射频标签(RFID)、物联网以及各类移动终端，可以在传输信息的同时，通过采集信源发送的无线射频信号的能量，有效地向个终端供电，从而提高网络传输能效并延长无线网络的寿命。

然而，传统的无线携能通信系统中，接收机一般采用单天线的模式，为了充分利用空域资源，采集更多的能量来保证可靠通信，传统的做法是利用多根天线来接收信号，然后接收机采用功率分离或者时间转换模式来进行信息处理与能量采集。但是，传统的做法存在有如下缺点：其一是通过功率分离或者时间转换模式来进行信息处理与能量采集，使得系统缺乏灵活性、效率不高进而导致安全性不高；其二是未考虑存在窃听端的情况，这与实际情况存在差异，从而得出的结论也偏理论，实际应用价值不高。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种无线携能系统，实现提高无线携能系统通信的安全性以及传输性能。

本发明是这样实现技术问题之一的：一种无线携能系统，包括一发送端、一信息接收端、一能量接收端以及M个窃听端；所述发送端设有N_t根天线，所述信息接收端以及能量接收端均设有N_d根天线，所述窃听端设有N_e根天线；所述发送端采用信息波束赋形矩阵，通过天线与信息接收端连接；所述发送端采用能量波束赋形矩阵，通过天线与能量接收端连接；所述发送端采用干扰波束赋形矩阵，通过天线与窃听端连接；其中M为正整数，N_t、N_d以及N_e均为大于等于2的正整数。

本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种无线携能系统的最大安全速率计算方法，实现计算存在窃听端的情况下无线携能系统通信的最大安全速率。

本发明是这样实现技术问题之二的：一种无线携能系统的最大安全速率计算方法，所述方法需使用上述的的无线携能系统，所述方法包括如下步骤：

步骤S10、分别计算信息接收端、能量接收端以及窃听端接收到的信号；

步骤S20、依据信息接收端、能量接收端以及窃听端接收到的信号，分别计算发送端至信息接收端以及窃听端的速率；

步骤S30、依据发送端至信息接收端以及窃听端的速率，设定待求解的最大安全速率的非凸问题；

步骤S40、将待求解的最大安全速率的非凸问题转化为凸问题，进而求解无线携能系统的传输速率为最大安全速率时的信息波束赋形矩阵、能量波束赋形矩阵以及干扰波束赋形矩阵；

步骤S50、通过信息波束赋形矩阵、能量波束赋形矩阵以及干扰波束赋形矩阵计算无线携能系统的最大安全速率。