无线携能网络中面向保密能量效率优化的资源配置算法

作     者：王缙 

作者单位：河北工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：薛亮

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 

主      题：无线携能通信 保密能量效率 人工噪声 非正交多址接入 

摘      要：在无线携能通信网络中,本文研究了两跳多用户功率分割网络和NOMA多输入多输出网络中保密能量效率的优化方法,并分别提出基于Dinkelbach的迭代优化算法和改进共生生物算法解决了所构造非凸优化问题。首先,针对下行多用户携能通信网络中授权用户对信息的安全性要求,构造了具有最大化保密能量效率的优化问题,同时,基于具有功率分流功能的能量收集模型提出了一种新颖的能量收集机制,有效解决了单一非线性能量收集电路带来的能量饱和问题。采用泰勒级数转化非凸函数,并在连续凸逼近和Dinkelbach理论框架内,通过对线性预编码向量、人工辅助噪声协方差矩阵、以及功率分割因子的联合优化,设计满足最大保密能量效率要求的资源分配算法。仿真实验的结果验证了算法在最优化该系统保密能量效率上的有效性。其次,在结合NOMA技术的携能MIMO网络中,窃听者的存在和不同用户配对方式,将影响网络的保密能量效率。为寻求保密能量效率最大化支配下的网络资源配置方案,提出一种改进的群智能搜索算法用以解决此非凸优化问题。改进的群智能搜索算法采用共生生物搜索技术,增强了对可行域的局部搜索能力。仿真结果表明,不同的用户配对方式在单时隙或多时隙场景下具有相异特征,改进后的群智能搜索算法比其它基线算法具有更佳的网络性能。