[发明专利]一种安全高能效的认知D2D通信方法

权利要求书

1.一种安全高能效的认知D2D通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：小蜂窝基站和认知用户分别进行信道质量评估，确定各链路间的信道功率增益，并汇聚给小蜂窝基站；

步骤2：小蜂窝基站建立关于无线充电功率和无线充电功率时间的联合资源分配模型；

步骤3：小蜂窝基站采用迭代优化算法计算最优无线充电功率和最优无线充电时间，并广播给认知用户；

步骤4：小蜂窝基站以最优无线充电功率发射射频信号；同时，认知用户在最优无线充电时间内收集小蜂窝基站的射频信号能量；

步骤5：小蜂窝基站以最优无线充电功率干扰窃听者，认知用户根据其收集的能量和普通用户所能承受的最大干扰功率，设置自身的最大可行发射功率，并进行认知通信；

所述认知用户发送端的最大可行发射功率为

其中，ξ为认知用户发送端的能量收集效率，P_s^*和τ^*分别为小蜂窝基站的最优无线充电功率和认知用户CU的无线充电时间占单位帧的最优比例，Q_c为普通用户能承受的最大干扰功率，P_c为认知用户发送端的电路消耗功率，g_t为小蜂窝基站与认知用户发送端的信道功率增益，为认知用户发送端与多个普通用户之间的最大信道功率增益。

2.根据权利要求1所述的一种安全高能效的认知D2D通信方法，其特征在于：所述小蜂窝基站具有固定能量源，根据普通用户和认知用户的需要调节其发射功率，并调度两者在授权蜂窝信道的通信。

3.根据权利要求1或2所述的一种安全高能效的认知D2D通信方法，其特征在于：所述普通用户自适应小蜂窝基站发射功率的改变。

4.根据权利要求1所述的一种安全高能效的认知D2D通信方法，其特征在于：所述信道质量评估包括：

小蜂窝基站评估其与认知用户发送端、普通用户以及窃听者之间链路的信道质量，确定信道功率增益；

认知用户发送端评估其与认知用户接收端、普通用户以及窃听者之间链路的信道质量，确定信道功率增益，并发送给小蜂窝基站。

5.根据权利要求1所述的一种安全高能效的认知D2D通信方法，其特征在于：所述建立关于无线充电功率和无线充电功率时间的联合资源分配模型为：

其中，R_s为认知D2D通信的安全速率，R_r为认知用户接收端获得的接收速率，R_e为窃听者获得的窃听速率，τ为认知用户CU的无线充电时间占单位帧的比例，P_s为小蜂窝基站的无线充电功率，P_max为小蜂窝基站的硬件最大发射功率，Q_c为普通用户能承受的最大干扰功率，P_t为认知用户发送端的发射功率，ξ为认知用户发送端的能量收集效率，P_c为认知用户发送端的电路消耗功率，为认知用户接收端处的噪声功率，为窃听者处的噪声功率，Φ为小蜂窝基站覆盖区域内普通用户的集合，h_r、h_e、h_i分别为认知用户发送端与认知用户接收端、窃听者、普通用户i(i∈Φ)之间各链路的信道功率增益，g_t、g_r、g_e分别为小蜂窝基站与认知用户发送端、认知用户接收端、窃听者的信道功率增益。