[发明专利]一种基于IRS的安全无线供电通信网络系统及通信方法

权利要求书

1.一种基于IRS的安全无线供电通信网络系统，其特征在于，包括：

IRS，由若干个无源元件构成；

至少一个窃听者；

至少一个合法用户；

混合接入点，所述混合接入点同时具备能量信号传输功能和信息传输功能；

所述混合接入点、合法用户以及窃听者均装备单天线，且在所述混合接入点到所述合法用户的下行链路中，所述IRS被用来增强来自于所述混合接入点的能量信号，在合法用户到混合接入点的上行链路中，所述IRS可以在约束窃听者速率的同时协助合法用户到混合接入点的信息传输。

2.根据权利要求1所述的一种IRS的安全无线供电通信网络系统，其特征在于，所述混合接入点为中心控制点，具有协调所述IRS、窃听者和合法用户之间的传输能力，并具有执行计算卸载任务的计算能力和供给恒定的能源的能力。

3.一种基于权利要求1-2任一所述的IRS的安全无线供电通信网络系统的通信方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、由所述混合接入点发送能量信号x₀(t)给所述合法用户，所述合法用户接收信号为y⁽¹⁾(t)；

步骤2、所述合法用户利用步骤1收集到的能量信号进行信息传输，与此同时，调整所述IRS的相移矩阵、能量信号传输时间以及信息传输时间，以确保所述合法用户在存在窃听者的情况下进行安全的信息传输。

4.根据权利要求3所述的一种基于IRS的安全无线供电通信网络系统的通信方法，其特征在于，步骤1中，所述混合接入点发送能量信号给所述合法用户所持续的时间为t₁，发送能量信号的功率为p_h，发送能量信号的大小为E[|x₀(t)|²]的能量信号x₀(t)，此时所述IRS的反射相移矩阵为Θ₁＝diag(v_1,1,...,v_1,n,...,v_1,N)，其中，v_1,n为相应的IRS相移矩阵系数，N为无源元件的数量，θ为表示IRS每个单元对应的相移，g_H,u分别表示所述混合接入点到IRS、所述IRS到合法用户、所述混合接入点到合法用户之间的下行信道向量，合法用户接收信号时的噪声为σ⁽¹⁾(t)；此时，所述合法用户接收到的能量信号y⁽¹⁾(t)为所述合法用户接收到的能量信号的能量大小为：E⁽¹⁾＝ηE[|y⁽¹⁾(t)|²]t₁＝η|g_H,rΘ₁g_R,u+g_H,u|²p_ht₁，其中0＜η＜1表示为接收端合法用户设备的能量转换效率。

5.根据权利要求3所述的一种基于IRS的安全无线供电通信网络系统的通信方法，其特征在于，步骤2的具体实施步骤为：

步骤2.1、所述合法用户发送信息，此时所述IRS的反射相移矩阵定义为Θ₂，所述合法用户发送信息所持续的时间定义为t₂；

步骤2.2、分别计算所述合法用户发送信息到达所述混合接入点以及所述合法用户发送信息到达所述窃听者的可达速率；

步骤2.3、在确保信息到达所述窃听者的可达速率小于约束阈值的条件下，以最大化合法用户的信息传输速率为目标，对所述IRS的反射相移矩阵Θ₁、Θ₂和传输时间分配t＝[t₁,t₂]进行优化。