[发明专利]一种基于多用户调度与干扰选择的无线携能保密通信方法

说明书

本发明公开了一种基于多用户调度与干扰选择的无线携能保密通信方法，应用于携能通信系统，所述系统包括一个基站、一个窃听节点以及至少两个用户节点，所述方法包括如下步骤：利用时隙交换协议，第一时隙各用户节点从基站采集能量并加以存储，计算各用户节点存储的能量，以及第二时隙各用户节点用于信息传输的发射功率；基站根据瞬时信道状态信息，进行多用户调度，选择用于信息传输的用户节点和干扰节点；所选用户节点将编码后的信息发送给基站，所选干扰节点发送干扰信号，使通信系统主信道容量最大化以及窃听信道容量最小化。本发明通过用户加扰的方式，显著改善供电受限场景下存在窃听节点的多用户无线系统的安全容量，保证通信传输可靠性。

技术领域

本发明涉及一种基于多用户调度与干扰选择的无线携能保密通信方法，属于无线通信技术领域。

背景技术

随着无线通信的迅速发展以及“绿色通信”理念的提出，能量的有效性引起了学术界和工业界的广泛关注。同步无线信息和功率传输（Simultaneous Wireless Informationand Power Transfer, SWIPT）技术被提议作为一种有效的能量采集（Energy-Harvesting）技术，用来延长无线设备的寿命。该技术允许无线通信设备从周围环境采集能量，尤其是从无线电信号中采集能量。SWIPT有两种协议，分别是时隙交换协议（Time-Switching, TS）和功率分割协议（Power-Splitting, PS），具体而言，时隙交换协议是指将一个时隙分成两部分，一部分时间用来从射频信号中采集能量并存储，剩下的时间用来传输数据信息。而在功率分割协议中，接收到的信号能量被分成两部分，一部分能量存储下来用来发送信息，另一部分能量用来处理信息。

与传统无线通信系统相比，无线携能通信系统的安全问题更加突出，在无线携能通信系统中，能量接收者比信息接收者具有更高的功率灵敏度，发送者发送给信息接收者的保密信息非常容易遭到能量接收者的窃听。因此关于如何提高无线携能通信系统的安全保密容量的研究得到工业界与学术界的高度重视。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于多用户调度与干扰选择的无线携能保密通信方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于多用户调度与干扰选择的无线携能保密通信方法，应用于携能通信系统，所述携能通信系统包括一个基站、一个窃听节点以及至少两个用户节点，所述方法包括如下步骤：

利用时隙交换协议，第一时隙各用户节点从基站采集能量并加以存储，每个用户节点配备储能装置，计算各用户节点存储的能量，所采集的能量用于第二时隙的信息传输；

各个用户节点根据采集的能量，计算第二时隙各用户节点用于信息传输的发射功率；

基站根据瞬时信道状态信息，进行多用户调度，选择一个用户节点用于信息传输，另外选择一个用户节点作为干扰节点；

所选用户节点将编码后的信息发送给基站，同时所选干扰节点分别向窃听节点和基站发送干扰信号；

基站和窃听节点分别计算多用户调度与干扰选择后的主信道和窃听信道的信道容量，进一步得出多用户调度与干扰选择后的无线信道的安全容量。

进一步地，所述各用户节点从基站采集到的能量为：