[发明专利]提高SWIPT系统安全速率的方法、装置、终端及存储介质

说明书

本发明提供一种提高SWIPT系统安全速率的方法、装置、终端及存储介质。该方法包括：接收基站发送的噪声信号和信息信号；基于噪声信号、信息信号、基站输出功率、基站波束赋形向量、智能反射面的相移向量和功率分割系数，构建SWIPT系统的安全速率模型；将安全速率模型进行转换，得到与安全速率模型等价的三个凸问题；根据能量阈值、基站发射功率、功率分割系数阈值和智能反射面的相移阈值，对三个凸问题进行全局最大化迭代处理，得到SWIPT系统的最大安全速率。本发明通过在基站发射信息信号的同时发射噪声信号，通过优化基站波束赋形向量、智能反射面的相移向量和功率分割系数，从而提高了系统物理层的安全速率。

技术领域

本发明涉及无线通信的物理层安全技术领域，尤其涉及一种提高SWIPT系统安全速率的方法、装置、终端及存储介质。

背景技术

无线携能通信传输(Simultaneous Wireless Information and PowerTransfer,SWIPT)是一种新型的无线通信类型，其可以同时传输信息和能量，即在与无线设备进行信息交互的同时，还可以为无线设备提供能量。为了避免基站和用户间障碍物对无线通信的影响，一般在基站和用户之间设置一个智能反射面(Intelligent ReflectingSurfaces，IRS)。智能反射面通过在平面上集成大量低成本的无源反射元件，智能地重新配置无线传播环境，从而提高无线通信的性能。

在基于智能反射面的无线携能通信传输系统中，通常将用户分为两组，一组用户用于采集能量，一组用户用于解码信息。在基于智能反射面的无线携能通信传输系统的物理层中，通常将采集能量的用户视为潜在的窃听者，从而通过设定不同的能量效率，确保无线携能通信传输系统的物理层的安全速率。

然而，目前的基于能量效率限制的无线携能通信传输系统中，用户只能单纯接收解码信息信号，无法采集能量信号。当用户需要同时采集能量信号和解码信息信号时，如何保证无线携能通信传输系统的安全速率，成为亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种提高SWIPT系统安全速率的方法、装置、终端及存储介质，以解决当用户同时采集能量信号和解码信息信号时，无法保证SWIPT系统的安全速率的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种提高SWIPT系统安全速率的方法，包括：

接收基站发送的噪声信号和信息信号，其中，噪声信号包括基站直传链路的第一噪声信号和经过智能发射面反射的第二噪声信号；信息信号包括基站直传链路的第一信息信号和经过智能反射面反射的第二信息信号；

基于噪声信号、信息信号、基站发射功率、基站波束赋形向量、智能反射面的相移向量和功率分割系数，构建SWIPT系统的安全速率模型；

将安全速率模型进行转换，得到与安全速率模型等价的三个凸问题；

根据能量阈值、基站发射功率阈值、功率分割系数阈值和智能反射面的相移阈值，对三个凸问题进行全局最大化地迭代处理，得到SWIPT系统的最大安全速率。

在一种可能的实现方式中，安全速率模型为：

s.t.：||ω₁||+||ω₂||≤P_A；

E_U≥E_req；

0＜ρ＜1；

0≤θ_m≤2π；