[发明专利]基于NOMA的无线携能通信系统最大安全速率优化方法

摘要

本发明公开了一种基于NOMA的无线携能通信系统最大安全速率优化方法，所述方法先建立基于NOMA的无线携能通信系统，系统部署有一个小区基站BS，M个信息接收机IR和K个能量接收机ER，其中ER从BS发射出的射频信号中获取能量，并会窃听BS发送给IR的信息；根据NOMA技术的原理，BS发送给IR的信息通过叠加编码技术发射信号，表达式如下：式中，am是第m个IR的信号发射功率分配系数，P是BS的信号发射总功率，xm是第m个IR的机密信息，σ2是加性高斯白噪声；通过调整优化参数am，所述方法能够实现为ER提供一定能量，为IR提供一定信息速率，并在ER窃听信息的情况下，为IR提供最大的安全信息速率的目的。

主权项

1.一种基于NOMA的无线携能通信系统最大安全速率优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、假设所述的无线携能通信系统部署有一个小区基站BS，M个信息接收机IR和K个能量接收机ER，其中ER从BS发射出的信号中获取能量，并能够窃听BS发送给IR的机密信息；根据BS获取到的IR和ER的信道增益以升序排列，得到0<|h₁|²≤|h₂|²≤...≤|h_M|²和0<|g1|²≤|g2|²≤...≤|gK|²，其中|h_m|²表示BS到第m个IR的信道增益，m＝1、2...M，|g_k|²表示BS到第k个ER的信道增益，k＝1、2...K，根据NOMA的原理，BS发送给IR的机密信息通过叠加编码技术发送给IR，则BS发射出的信号表达式如下：式中，a_m是第m个IR的信号发射功率分配系数，P是BS的信号发射总功率，x_m是第m个IR的机密信息，σ²是加性高斯白噪声；步骤2、根据叠加编码技术的原理和BS分配给每个IR的信号发射功率大小来确定SIC接收机的解码顺序，推导出第m个IR接收的可达信息速率和第k个ER窃听第m个IR的可达信息速率并根据BS的信号发射总功率P，计算出第k个ER获得的能量E_k；步骤3、利用安全信息速率的定义，得出在第k个ER窃听的情况下，第m个IR的可达安全信息速率和无线携能通信系统总的可达安全信息速率R^s，从而得出无线携能通信系统的优化目标函数和约束条件；步骤4、最大化步骤3中得到的无线携能通信系统的优化目标函数，求得目标函数优化变量的最优解，即得到无线携能通信系统中第m个IR的信号发射功率分配系数am。