【技术实现步骤摘要】
能量收集安全传输系统中基于Lyapunov框架的在线功率控制方法
本专利技术涉及信息通信领域，具体是利用Lyapunov优化框架来设计一种在线的功率分配方案来实现能量的高效利用和信息的保密传输。
技术介绍
随着信息产业的不断发展，用于信息传输和处理的能源消耗越来越大，而传统能源消耗过程中产生的碳排放会导致气候变暖等环境问题。作为一种绿色通信方式，从环境中收集能量用于信息的传输和处理成为通信系统研究的重要课题。环境中的能量来源广泛，可以是太阳能、动能、热能、环境噪声或电磁辐射等，近年来，通信学术界对能量收集(EnergyHarvesting,EH)技术在通信系统中的运用进行了大量的研究，研究的主要方向包括环境中的能量来源、EH通信模型、能量的使用协议、能量调度和优化方法等。在由收集的能量供电的无线通信系统中，由于EH设备收集到的能量是随机变化的，具有系统能量供应不稳定的特性，同时无线衰落信道的随机衰落特性，使得EH无线通信系统中能量的使用和传输速率的控制问题相当复杂。在已有的相关文献中，根据传输过程中收集的能量、信道状态和数据到达率是否可提前获知，EH通信系统中的功...
【技术保护点】
1.能量收集安全传输系统中基于Lyapunov框架的在线功率控制方法，其特征在于：具体步骤如下：(1)信息传输为单个源节点到两个目的节点间的保密通信，为实现保密传输，每时隙源节点仅向信道状态更好的目的节点发送保密信息；(2)根据优化目标和传输过程中受到的发射功率限制、电池所存电量限制和电池电量稳定，构造在能量收集和使用约束下的优化模型；(3)运用Lyapunov框架，在兼顾两用户传输公平性的前提下，将电池电量使用约束用能量虚队列表示，将优化问题转换为在保持虚队列稳定条件下的保密速率最大化问题，并进一步转化为约束条件下的漂移加惩罚函数上界的最小化问题；(4)求解转换后的优化问...
【技术特征摘要】
1.能量收集安全传输系统中基于Lyapunov框架的在线功率控制方法，其特征在于：具体步骤如下：(1)信息传输为单个源节点到两个目的节点间的保密通信，为实现保密传输，每时隙源节点仅向信道状态更好的目的节点发送保密信息；(2)根据优化目标和传输过程中受到的发射功率限制、电池所存电量限制和电池电量稳定，构造在能量收集和使用约束下的优化模型；(3)运用Lyapunov框架，在兼顾两用户传输公平性的前提下，将电池电量使用约束用能量虚队列表示，将优化问题转换为在保持虚队列稳定条件下的保密速率最大化问题，并进一步转化为约束条件下的漂移加惩罚函数上界的最小化问题；(4)求解转换后的优化问题，获得每个时隙下的源节点的最优功率值。2.根据权利要求1所述能量收集安全传输系统中基于Lyapunov框架的在线功率控制方法，其特征在于：步骤(2)所述优化模型包括电池电量的更新公式、能量使用约束、发送功率最大值限制，以及保密速率公式；具体为：电池状态的更新方程为Eb(t+1)＝Eb(t)-P(t)Δt+Es(t)式中，Δt表示一个时隙长度，P(t)表示源节点的发送功率，Es(t)表示源节点在时隙t收集并储存到电池中的电量，Eb(t)表示时隙t电池中存储的电量；能量使用约束为0≤ΔtP(t)＜Eb(t)发送功率限制为0≤P(t)≤Pmax其中，Pmax表示最大传输功率；优化目标为平均保密速率，保密速率公式表示为其中，h1(t)和h2(t)分别为源节点到两个目的节点的信道增益系数，为噪声方差；Rs(t)为可达保密速率。3.根据权利要求2所述能量收集安全传输系统中基于Lyapunov框架的在线功率控制方法，其特征在于：进一步构造优化问题构造为：P1:s.t.0≤P(t)≤Pmax0≤ΔtP(t)＜Eb(t)Eb(t)稳定其中T表示时隙总长度...
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