[发明专利]无线携能异构网络的波束优化方法及系统

权利要求书

1.一种无线携能异构网络的波束优化方法，所述无线携能异构网络部署有宏小区基站MBS和微小区基站FBS，MBS服务M个宏小区用户MUs，FBS服务K+1个微小区用户FUs，FUs包括信息接收机IR和能量接收机ERs两类，ERs会窃听FBS发送给IR的机密信息，并从周围环境的射频信号中获取能量；所述FBS配备有N_F根天线，所述MBS配备有N_M根天线，FBS的天线和MBS的天线共享一样的频谱资源；其特征在于，所述方法包括：

FBS发送信号给IR的步骤，所述信号用矢量表示为：其中s_I表示信号中承载信息的数据符号；表示FBS天线的波束成形矢量；是与所述s_I相互独立，均值为0，方差为V_E的人工噪声矢量；

MBS通过所述MBS天线发送数据符号给宏小区中第m个宏小区用户MU_m的步骤，所述MU_m接收到的信号用矢量表示为其中表示从MBS到第k个能量接收机ER_k的信道参数矢量，上标H表示矢量的共轭转置，表示所述MBS天线的波束成形矢量，s_m表示所述MBS向宏小区中的用户MU_m发送的数据符号，表示所述MBS发送给第i个宏小区用户的波束成形矢量，s_i表示所述MBS向第i个宏小区用户发送的数据符号，表示从FBS到MU_m的信道参数矢量，n_m表示MU_m接收信号的背景噪声；

以及联合优化波束成形矢量和人工噪声的步骤，在满足每个MU的SINR要求，系统总发射功率限制和能量获取限制的条件下，找到IR最大的最小安全通信速率，所谓最小安全通信速率是指IR端通信速率C_I与窃听信号的多个能量接收机中的最大通信速率之差；其中:

式中，表示从FBS到IR之间的信道参数矢量，表示从MBS到IR的信道参数矢量，表示IR端的加性高斯白噪声的方差，表示从FBS到ER_k的信道参数矢量，表示从MBS到ER_k的信道参数矢量，表示ER_k端的加性高斯白噪声的方差。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述联合优化的目标满足下式：

P_tot≤P_th, (1c)

V_E≥0 (1e)

其中式(1a)是目标函数，表示IR端的最小安全通信速率取最大值，C_I表示所述IR端的通信速率，表示ER_k端的通信速率C_E,k在变量k＝{1,2,…,K}中的最大值；式(1b)～(1e)是约束函数，其中表示MU_m端加性高斯白噪声n_m的方差，SINR_m表示MU_m端的信号和噪声干扰比，Γ_m为MU_m的SINR_m要求，表示表示MUs的集合P_tot表示所述网络的总传输功率，P_th表示所述网络的最大发射功率阈值；E_k表示ER_k端获取的能量，Q_k表示在ER_k端规定的获取的能量值，表示能量接收机ERs的集合

3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述联合优化包括利用一阶泰勒展开和连续凸近似技术近似的步骤。