[发明专利]一种多天线全双工认知无线电能量捕获与信息传输方法

说明书

本发明公开了一种多天线全双工认知无线电能量捕获与信息传输方法，该方法为了提高CR‑NOMA系统的物理层安全传输速率和能源效率，在多天线认知无线电能量捕获系统中通过全双工取代传统的半双工，中继能量接收器处采用自干扰捕获技术取代自干扰删除技术，既提高了系统用户的物理层安全性能，又改善了系统的能效。利用联合迭代算法对发射协方差、功率分割比、功率分配系数和发射波束形成矢量进行联合优化，以得到最优多天线全双工认知无线电能量捕获系统的物理层安全传输方法。

技术领域

本发明属于无线通信领域，尤其涉及多天线全双工认知无线电能量捕获与信息传输方法。

背景技术

随着无线通信技术的发展，无线接入用户不断增加，人们对基站等通信设备的能源利用率要求也越来越高。但是实际的测量结果表明在许多通信网中能源利用率并不高，为了提高能源利用率，节省资源，自干扰捕获作为提高能源利用率的关键技术从而得到广泛的关注，同时非正交多址作为一种提高频谱效率的技术也广泛的用于多用户传输过程中，将自干扰技术捕获应用到非正交多址技术上既提高了能源效率又增加了用户接入数量。

同时基于认知网络的非正交多址(CR-NOMA)系统在信号传输过程中有两个问题亟待解决，一方面由于为了增大系统用户的保密性。另一方面NOMA用户的大量接入，产生了大量的能源消耗，能源利用率较低，同时认知网络中有限的能源限制了网络容量进一步提高。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对基于认知网络CR-NOMA系统用户的保密性问题，现有的研究中，有的通过CR-NOMA系统的资源分布配算法，提出了一种人工噪声辅助协同干扰方案，从而提高了主次网络的物理层安全性。在自干扰能量采集过程中，中继器可能充当潜在的窃听者，所以本发明基于此首先推导了发射信号协方差和功率分割比的闭合表达式。然后再利用迭代算法算出功率分配系数以及功率分割比从而最大化保密性。然后再通过中继处的能量接收器的自干扰捕获技术去提高能量

效率。

为提高多天线全双工认知无线电能量捕获系统的安全性，本发明公开了多天线全双工认知无线电能量捕获与信息传输方法。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明公开了多天线全双工认知无线电能量捕获与信息传输方法，包括如下步骤：

1、多天线全双工认知无线电能量捕获与信息传输方法是一种提高系统安全传输速率方法，其具体包括如下步骤：

步骤A，本发明主要考虑的是多天线全双工认知无线电能量捕获系统，根据传输机制确定其传输系统模型，并计算各个节点的接收信号。

步骤B，根据认知用户和中继能量接收器的接收信号计算对应的传输速率。

步骤C，根据认知用户和中继能量接收器处的传输速率，确定系统认知用户物理层安全指标。

步骤D，将用户物理层安全指标变为等式最优问题进行求解，并通过优化发射协方差波束成形、接收端功率分割比、功率分配系数和发射波束成形矢量得到最优系统物理层安全传输速率。

步骤E，通过联合优化算法以得到系统物理层安全传输速率的最优解。

其中，步骤A具体包括：

A1，构建多天线全双工认知无线电能量捕获系统模型，该模型中包含一个主用户(PU)，一个认知基站(CBS)，多个次用户(CU_m)，一个中继(S)。主用户通过中继分别与认知基站和认知用户进行信息传输，进行信息传输的过程中采用NOMA的传输方式。