The invention discloses a joint design method of optimum node selection and beam forming for cognitive SWIPT. The invention takes green wireless cognitive network as the research background, introduces cognitive nodes with energy collection capability, and presents scenarios and mathematical models of cooperative secure communication strategy between primary network and secondary network in cognitive carrying network with multiple energy collection cognitive source nodes. The secure communication performance of the main network and the reachable communication rate of the secondary network in the communication system are analyzed. The effects of the transmission power of the sending node, the optimal cognitive node and the interference power of the destination node of the main network on the secure communication rate of the main network are studied. The method of the invention meets the requirements of the secure communication performance of the main network in the cognitive energy carrying network when there are multiple cognitive source nodes for energy collection, and at the same time ensures the communication quality requirements of the secondary network.
【技术实现步骤摘要】
认知SWIPT最佳节点选择与波束成型联合设计方法
本专利技术属于信息与通信工程
,提出了一种认知无线携能通信中存在多个能量收集认知源节点情况下的最佳认知源节点选择与波束成型向量的联合设计方法,并给出了具体的流程。该方法涉及认知携能通信网络中最佳认知源节点的选择策略与认知节点波束成型向量的联合设计,主要为存在多个能量收集认知源节点的认知携能通信网络中实现安全信道容量最大化的通信策略。
技术介绍
随着无线业务数据量的爆炸性增长,无线通信系统面临频谱资源告急以及能量消耗剧增的双重压力。根据美国联邦通信委员会(FederalCommunicationsCommission,FCC)的调查报告,已经授权给现行商用和军用无线通信系统的大量频谱资源,在不同的时域和地域实际上并未得到充分利用,甚至某些通信系统的无线频谱的利用率只有15%。已授权频谱利用率低下的普遍现象加剧了频谱资源的匮乏问题。为了有效解决频谱资源匮乏这一问题,提高现有频谱的利用率,认知无线网络(CognitiveRadioNetwork,CRN)技术应运而生,它允许主次用户共享授权频谱,大大提高了频谱利用率。无线业务的飞速膨胀带来的另一问题是,能量的大量消耗与无线设备供能难度的加大。特别是,大量随机分布的无线通信设备(如传感器、智能终端等)是由容量有限的电池供电,极大地增加了无线通信网络的维护成本,也限制了其生命周期。能量收集技术由于其无间断进行能量收集并提供绿色无污染的能量等特点,越来越受到学术界和工业界的关注。特别是以射频(RadioFrequency,RF)信号为能量来源的能量收集技术,由于其 ...
【技术保护点】
1.认知SWIPT最佳节点选择与波束成型联合设计方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1、认知SWIPT最佳节点选择与波束成型联合设计方法场景假设与建模;步骤2、认知SWIPT最佳节点选择与波束成型联合设计方法中最佳认知节点的选择策略;步骤3、认知SWIPT最佳节点选择与波束成型联合设计方法中最佳认知节点的接收波束成型向量设计;步骤4、认知SWIPT最佳节点选择与波束成型联合设计方法中最佳认知节点的发射波束成型向量设计和其余认知节点的发送波束成型向量设计。
【技术特征摘要】
1.认知SWIPT最佳节点选择与波束成型联合设计方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1、认知SWIPT最佳节点选择与波束成型联合设计方法场景假设与建模;步骤2、认知SWIPT最佳节点选择与波束成型联合设计方法中最佳认知节点的选择策略;步骤3、认知SWIPT最佳节点选择与波束成型联合设计方法中最佳认知节点的接收波束成型向量设计;步骤4、认知SWIPT最佳节点选择与波束成型联合设计方法中最佳认知节点的发射波束成型向量设计和其余认知节点的发送波束成型向量设计。2.如权利要求1所述的认知SWIPT最佳节点选择与波束成型联合设计方法,其特征在于步骤1所述的场景假设与建模,具体如下:为了不失一般性,在具体描述安全通信策略之前,作出如下预设:(1)设整个通信时隙归一化为1,并等分为两个通信阶段;(2)合法认知用户可以能够获得所有信道状态信息,系统中所有信道均服从瑞利平坦衰落;(3)在授权主网络中,发送节点和目的节点不能直接进行通信,需要通过次网络中的认知节点中继转发;第一阶段,主网络发送节点PU,以功率PP广播信号xP;同时,主网络目的节点PD以功率PD广播干扰信号xD;其中,xP和xD都是单位功率信号;M个认知节点SUi都能收到信号xP和xD,所有认知节点都配备有N根天线,其中i=1,2,3......M,M个认知节点SUi接收到的信号为:其中,和分别为PU到第i个认知节点SUi和PD到第i个认知节点SUi链路的N×1信道向量;是第i个认知节点SUi处的N×1噪声向量,噪声功率为主网络使用最佳认知节点选择策略选取最佳的认知节点,最佳认知节点通过设计接收波束成型向量对接收到的信号进行信息解码,而其余认知节点对接收到的信号进行能量收集;最佳认知节点SUb处的接收信干噪比表示为:其中wb为SUb处待设计的接收波束成型向量,表示该向量的共轭转置;其余认知节点SUi收集到的能量为:其中η表示能量转化效率,并满足0≤η≤1;在这一阶段中,i=1,2,3......M,i≠b;窃听者Ev...
【专利技术属性】
技术研发人员:许晓荣,胡安迪,孙明杭,冯维,
申请(专利权)人:杭州电子科技大学,
类型:发明
国别省市:浙江,33
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