认知携能网络安全协同传输的干扰管理技术研究

来源 :杭州电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ganjinwei2001
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认知携能网络将无线携能通信(SWIPT)与认知无线电相结合,旨在同时提高系统的能量效率和频谱效率。但同时也带来了问题,即如何处理认知携能网络的干扰以保障信息的安全传输。传统的干扰管理技术将干扰对齐到与信息正交的子空间以进行干扰消除。在认知携能网络中,SWIPT节点接收端使用干扰对齐(IA)技术,不仅可以消除干扰,还能将干扰作为能量源。同时,针对认知携能网络的安全性问题,接收端通过发送人工噪声和设计波束成型向量来降低窃听用户的通信质量,从而实现安全通信。本论文对认知携能网络安全协同传输的干扰管理技术进行了研究。针对不同的认知SWIPT网络场景,论文研究了不同的干扰管理策略和信息安全传输策略。论文的主要研究内容如下:1)提出了多用户多天线SWIPT系统中一种具有干扰功率约束的增强型MAX-SINR干扰对齐策略,在多用户多天线SWIPT系统中实现了信息传输和干扰泄漏之间的折衷。通过将原始优化问题分解成三个子问题分步求解。最后,将问题转化为标准的半定规划问题求解得到最佳功率分配因数与系统和速率(频谱效率)。仿真结果表明,所提策略的天线数目对于提高系统和速率影响较为显著,所提IA策略实现了系统和速率和收集能量的权衡。2)研究了基于MAX-SINR干扰对齐的认知MIMO SWIPT网络频谱效率优化问题。在认知MIMO SWIPT网络中,以最大化认知网络的频谱效率为优化目标,首先优化主网络的发送功率,在保障主网络正常通信的基础上优化认知网络的干扰功率。然后选择一对最佳认知SWIPT中继,通过优化功率分割因子和应用MAX-SINR干扰对齐技术,在保证信息传输速率要求和能量收集约束的基础上,最大化认知网络的频谱效率。3)提出了一种基于人工噪声辅助和MAX-SINR干扰对齐的认知SWIPT安全传输策略。考虑认知SWIPT网络中存在窃听用户的主网络安全速率问题,以最大化主网络的安全速率为目标,通过对波束成型向量、人工噪声干扰、功率分割因子进行联合设计,最大化主网络的安全通信速率,同时在认知网络中,应用MAX-SINR干扰对齐技术进行干扰消除,进一步优化了认知网络的频带利用率。论文对认知携能网络安全协同传输的干扰管理技术进行了深入研究,该研究成果对未来的相关工作提供了一定的参考价值。
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