利索能及
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专利号: 2022102828938
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于IRS的安全无线供电通信网络系统的通信方法,其特征在于,所述IRS的安全无线供电通信网络系统包括: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;

所述通信方法包括如下步骤:

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(1)为y (t);

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2

信号的功率为ph,发送能量信号的大小为E[x0(t) ]的能量信号x0(t),此时所述IRS的反射相移矩阵为Θ1=diag(v1,1,...,v1,n,...,v1,N),其中, v1,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,gH,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(1)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 (t);此时,所述合法用户(1)接收到的能量信号y (t)为 所述合法用户接收到的能(1) (1) 2 2

量信号的能量大小为:E =ηE[y (t)]t1=ηgH,rΘ1gR,u+gH,upht1,其中0<η<1表示为接收端合法用户设备的能量转换效率;

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;

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。

2.根据权利要求1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,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.根据权利要求1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,优化所述IRS的反射相移矩阵Θ1、Θ2和传输时间分配t=[t1,t2]的方法为:在固定Θ2、t2的条件下获得能量信号传输阶段的所述IRS的反射相移矩阵Θ1的闭合解,然后在固定Θ1和t1的条件下,求得信息传输阶段的IRS相移矩阵Θ2,以及信息发送持续时间t2。

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,优化所述IRS的反射相移矩阵Θ1,Θ2和传输时间分配t=[t1,t2]的具体步骤为:步骤2.3.1、在固定Θ2、t2的情况下,通过相位对齐的方式得到能量信号传输阶段的所述IRS反射相移矩阵Θ1;

步骤2.3.2、采用交替优化算法求解信息传输阶段的所述IRS反射相移矩阵Θ2以及时间分配t2。

5.根据权利要求1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,所述混合接入点发送的能量信号x0(t)的均值为0,方差为1。

6.根据权利要求1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 ,所述 IRS的 相移矩 阵为: 且满 足为相应的IRS相移矩阵系数,N为无源元件的数量。

7.根据权利要求1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2

征在于,定义所述混合接入点发送的能量信号的大小E[x0(t) ]=1。