[发明专利]权衡物理层安全性能与系统容量的功率分配系统

权利要求书

1.一种权衡物理层安全性能与系统容量的功率分配系统，包含无线通信系统网络模型、源节点至中继节点功率辐射模型、中继节点放大因子、窃听点接收辐射功率模型、目的节点接收辐射功率模型以及功率分配模型，其特征在于：

所述无线通信系统网络模型用于建立要发送的信息的源节点、目的节点、中继节点和窃听节点之间的网络模型,网络模型工作在半双工模式下；

源节点至中继节点辐射功率模型计算源节点S的信息量辐射到中继节点R的功率离散域参量值R_rs；

中继节点放大因子计算中继节点R的信息量辐射到目的节点D的功率离散域参量值R_rsop；

窃听节点接收辐射功率模型计算窃听节点E接收源节点S和中继节点R的信息量的功率离散域参量值e_e；

目的节点接收辐射功率模型计算目的节点D接收到中继节点R转发的信息量的功率离散域参量值d_drsop；

功率分配模型利用功率离散域参量值d_drsop计算目的节点信噪比SNR_d，利用功率离散域参量值e_e计算窃听节点信噪比SNR_e，利用目的节点D信噪比SNR_d和窃听节点E信噪比SNR_e计算中继节点R到目的节点D的传输容量C_d以及窃听节点的传输容量C_e，根据传输容量C_d和传输容量C_e进行系统安全传输容量C^AF计算并设计最优化功率分配策略；其中：

中继节点R到目的节点D的传输容量窃听节点E的传输容量C_e为安全传输容量C^AF为

最优化功率分配问题的约束条件为：

最优化功率分配问题的求解采用KKT最优条件法，最优化功率分配问题的最优解P_optical为P_sum≤P_th；

其中，P_sum为

其中，C_th为系统容量的门限,P_th为系统功率的门限；P_D为窃听节点E的接收功率；P_S为源节点S的传输功率；h_rs为源节点S到中继节点R的无线信道系数；h_dr为中继节点R到目的节点的无线信道系数；N₀为无线信道噪声的功率谱密度。

2.根据权利要求1所述的一种权衡物理层安全性能与系统容量的功率分配系统，其特征在于所述无线通信系统网络模型中建立的网络模型包含源节点S将信息量发送到中继节点R的时隙T1，中继节点R将接收到的信息量放大并转发给目的节点D的时隙T2。

3.根据权利要求1所述的一种权衡物理层安全性能与系统容量的功率分配系统，其特征在于功率离散域参量值R_rs为：

其中，S_s为源节点S传输的单位功率信号；h_rs为源节点S到中继节点R的无线信道系数；n_rs为源节点S到中继节点R的无线信道噪声功率，且其服从高斯分布。

4.根据权利要求1所述的一种权衡物理层安全性能与系统容量的功率分配系统，其特征在于功率离散域参量值R_rsop为：

其中，h_rs为源节点S到中继节点R的无线信道系数；为源节点S到中继节点R的无线信道噪声功率的均方差；S_s为源节点S传输的单位功率信号；E{·}表示数学期望运算；n_rs为源节点S到中继节点R的无线信道噪声功率，且其服从高斯分布。