The National Key Research and Development Program of China. 2017YFB0801903 The Natural Science Foundation of China. 61401510 The Natural Science Foundation of China. 61521003 The Natural Science Foundation of China. 61501516 The Natural Science Foundation of China. 61701538 The Natural Science Foundation of China. 61871404
Aiming at the different requirements of energy transmission and information transmission in simultaneous wireless information and power transfer (SWIPT),an opportunistic transmission scheme was proposed for enhancing physical layer security.Firstly,a SWIPT network with multi-cells was considered where multi-users,multi-eavesdroppers and the users were assumed to adopt time-switching based receivers and employ non-linear conversion model to harvest energy.The transmitter could dynamically switch between information transmission and power transfer according to the channel state,breaking the traditional fixed slot allocation scheme of energy transmission and information transmission.On this basis,the performances of energy transmission and information transmission were analyzed comprehensively,including the stability and efficiency of energy transmission,and the reliability and security of information transmission in the scenario of independent eavesdropping and joint eavesdropping.Next,a switching threshold optimization model was given to maximize its secrecy throughput under the constraint of the energy transmission,the reliability and secrecy performance requirements of information transmission.Finally,simulation results verify the validity of the proposed scheme.
Keywords:simultaneous wireless information and power transfer
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physical layer security
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secrecy throughput
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outage probability
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opportunistic transmission
MA Keming. Opportunistic secure transmission scheme for simultaneous wireless information and power transfer. Journal on Communications[J], 2019, 40(2): 70-81 doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019036
1 引言
物联网作为未来 5G 的核心技术之一,具有广阔的应用前景。为便于大规模灵活部署,物联网设备一般采用电池供电,而有限的电池容量从根本上制约着整个网络的工作寿命,因此如何延长电源的工作寿命以降低维护成本成为物联网应用中亟需解决的问题之一。无线携能通信(SWIPT,simultaneous wireless information and power transfer)[1,2,3],作为无线通信技术与无线输电技术交叉融合的前沿方向,利用无线电信号的广播特性实现了信息与能量的并行传输,能够为能量受限用户提供稳定而持续的电源供应。但同时,无线信道的开放性也导致 SWIPT 系统中用户信息泄露的问题难以避免,如何保证其安全通信成为业界的研究热点之一。作为传统加密手段的补充手段,物理层安全技术[4,5,6,7]能够利用无线信道的“指纹特性”,以较低的计算复杂度保证合法通信信息不被窃听,为解决SWIPT信息泄露问题提供了新的思路。
根据接收端工作原理的不同,SWIPT系统可分为时域切换(TS,time switching)型和功率分裂(PS,power splitter)型[3],其中TS型SWIPT(后文简称TS-SWIPT)系统由于实现复杂度较低,受到了业界的广泛关注,本文主要针对该类型系统中的物理层安全问题展开研究。文献[8]考虑了一个单天线信息接收机(IR,information receiver)和多个单天线能量接收机(ER,energy receiver)的场景,将ER视作潜在窃听者,并通过优化设计发射波束,在满足ER能量约束的同时保证IR不受窃听。文献[9,10]针对上述场景中多个ER联合窃听IR时的安全传输方案进行了研究。在此基础上,文献[11]针对IR与ER 的天线数进行扩展,并通过设计不同的发射波束,设计了ER能量约束下的IR保密速率最大化和IR保密速率约束下的ER能量收益最大化2种方案。文献[12,13]考虑了发送端信道状态信息非理想的情况,并通过设计顽健的发射波束降低估计误差对安全性能的影响。考虑到人工噪声能够在传输能量的同时带来安全增益,文献[14,15,16]通过引入人工噪声辅助并联合优化发射波束来同时保证ER的能量收益和 IR 的通信安全。上述文献均固定分配能量传输与信息传输2种不同阶段的时隙,未充分考虑信道特征在时域上的变化及2种不同阶段的安全需求差异。
在无线携能通信中,无线信道承载着信息传输(WIT,wireless information transmission)与能量输送(WPT,wireless power transfer)这2种无线传输,而两者的安全需求却不同,WIT需要保证传输信息不被窃听,而WPT仅依托射频信号携带能量而不需要保证其安全性。TS-SWIPT 系统通过周期分割方式实现了信息与能量的并行传输。如图1(a)所示,传统方案中发送端将下行周期Tdl固定地划分为2个连续区间,其中,αTdl用于WPT,(1-α)Tdl用于WIT。但实际场景中,无线信道具有随机性传统方案无法根据信道质量动态地调整时隙来满足能量传输、信息传输在可靠性与安全性等方面的差异性需求。
Transporting information and energy simultaneously
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2008
... 物联网作为未来 5G 的核心技术之一,具有广阔的应用前景.为便于大规模灵活部署,物联网设备一般采用电池供电,而有限的电池容量从根本上制约着整个网络的工作寿命,因此如何延长电源的工作寿命以降低维护成本成为物联网应用中亟需解决的问题之一.无线携能通信(SWIPT,simultaneous wireless information and power transfer)[1,2,3],作为无线通信技术与无线输电技术交叉融合的前沿方向,利用无线电信号的广播特性实现了信息与能量的并行传输,能够为能量受限用户提供稳定而持续的电源供应.但同时,无线信道的开放性也导致 SWIPT 系统中用户信息泄露的问题难以避免,如何保证其安全通信成为业界的研究热点之一.作为传统加密手段的补充手段,物理层安全技术[4,5,6,7]能够利用无线信道的“指纹特性”,以较低的计算复杂度保证合法通信信息不被窃听,为解决SWIPT信息泄露问题提供了新的思路. ...
MIMO broadcasting for simultaneous wireless information and power transfer
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2013
... 物联网作为未来 5G 的核心技术之一,具有广阔的应用前景.为便于大规模灵活部署,物联网设备一般采用电池供电,而有限的电池容量从根本上制约着整个网络的工作寿命,因此如何延长电源的工作寿命以降低维护成本成为物联网应用中亟需解决的问题之一.无线携能通信(SWIPT,simultaneous wireless information and power transfer)[1,2,3],作为无线通信技术与无线输电技术交叉融合的前沿方向,利用无线电信号的广播特性实现了信息与能量的并行传输,能够为能量受限用户提供稳定而持续的电源供应.但同时,无线信道的开放性也导致 SWIPT 系统中用户信息泄露的问题难以避免,如何保证其安全通信成为业界的研究热点之一.作为传统加密手段的补充手段,物理层安全技术[4,5,6,7]能够利用无线信道的“指纹特性”,以较低的计算复杂度保证合法通信信息不被窃听,为解决SWIPT信息泄露问题提供了新的思路. ...
Wireless information and power transfer:architecture design and rate-energy tradeoff
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2013
... 物联网作为未来 5G 的核心技术之一,具有广阔的应用前景.为便于大规模灵活部署,物联网设备一般采用电池供电,而有限的电池容量从根本上制约着整个网络的工作寿命,因此如何延长电源的工作寿命以降低维护成本成为物联网应用中亟需解决的问题之一.无线携能通信(SWIPT,simultaneous wireless information and power transfer)[1,2,3],作为无线通信技术与无线输电技术交叉融合的前沿方向,利用无线电信号的广播特性实现了信息与能量的并行传输,能够为能量受限用户提供稳定而持续的电源供应.但同时,无线信道的开放性也导致 SWIPT 系统中用户信息泄露的问题难以避免,如何保证其安全通信成为业界的研究热点之一.作为传统加密手段的补充手段,物理层安全技术[4,5,6,7]能够利用无线信道的“指纹特性”,以较低的计算复杂度保证合法通信信息不被窃听,为解决SWIPT信息泄露问题提供了新的思路. ...
... 根据接收端工作原理的不同,SWIPT系统可分为时域切换(TS,time switching)型和功率分裂(PS,power splitter)型[3],其中TS型SWIPT(后文简称TS-SWIPT)系统由于实现复杂度较低,受到了业界的广泛关注,本文主要针对该类型系统中的物理层安全问题展开研究.文献[8]考虑了一个单天线信息接收机(IR,information receiver)和多个单天线能量接收机(ER,energy receiver)的场景,将ER视作潜在窃听者,并通过优化设计发射波束,在满足ER能量约束的同时保证IR不受窃听.文献[9,10]针对上述场景中多个ER联合窃听IR时的安全传输方案进行了研究.在此基础上,文献[11]针对IR与ER 的天线数进行扩展,并通过设计不同的发射波束,设计了ER能量约束下的IR保密速率最大化和IR保密速率约束下的ER能量收益最大化2种方案.文献[12,13]考虑了发送端信道状态信息非理想的情况,并通过设计顽健的发射波束降低估计误差对安全性能的影响.考虑到人工噪声能够在传输能量的同时带来安全增益,文献[14,15,16]通过引入人工噪声辅助并联合优化发射波束来同时保证ER的能量收益和 IR 的通信安全.上述文献均固定分配能量传输与信息传输2种不同阶段的时隙,未充分考虑信道特征在时域上的变化及2种不同阶段的安全需求差异. ...
Artificial noise-assisted physical layer security in D2D-enabled cellular networks
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2017
... 物联网作为未来 5G 的核心技术之一,具有广阔的应用前景.为便于大规模灵活部署,物联网设备一般采用电池供电,而有限的电池容量从根本上制约着整个网络的工作寿命,因此如何延长电源的工作寿命以降低维护成本成为物联网应用中亟需解决的问题之一.无线携能通信(SWIPT,simultaneous wireless information and power transfer)[1,2,3],作为无线通信技术与无线输电技术交叉融合的前沿方向,利用无线电信号的广播特性实现了信息与能量的并行传输,能够为能量受限用户提供稳定而持续的电源供应.但同时,无线信道的开放性也导致 SWIPT 系统中用户信息泄露的问题难以避免,如何保证其安全通信成为业界的研究热点之一.作为传统加密手段的补充手段,物理层安全技术[4,5,6,7]能够利用无线信道的“指纹特性”,以较低的计算复杂度保证合法通信信息不被窃听,为解决SWIPT信息泄露问题提供了新的思路. ...
Cooperative communications based on rateless network coding in distributed MIMO systems[coordinated and distributed MIMO]
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2010
... 物联网作为未来 5G 的核心技术之一,具有广阔的应用前景.为便于大规模灵活部署,物联网设备一般采用电池供电,而有限的电池容量从根本上制约着整个网络的工作寿命,因此如何延长电源的工作寿命以降低维护成本成为物联网应用中亟需解决的问题之一.无线携能通信(SWIPT,simultaneous wireless information and power transfer)[1,2,3],作为无线通信技术与无线输电技术交叉融合的前沿方向,利用无线电信号的广播特性实现了信息与能量的并行传输,能够为能量受限用户提供稳定而持续的电源供应.但同时,无线信道的开放性也导致 SWIPT 系统中用户信息泄露的问题难以避免,如何保证其安全通信成为业界的研究热点之一.作为传统加密手段的补充手段,物理层安全技术[4,5,6,7]能够利用无线信道的“指纹特性”,以较低的计算复杂度保证合法通信信息不被窃听,为解决SWIPT信息泄露问题提供了新的思路. ...
Physical-layer security for spectrum sharing systems
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2017
... 物联网作为未来 5G 的核心技术之一,具有广阔的应用前景.为便于大规模灵活部署,物联网设备一般采用电池供电,而有限的电池容量从根本上制约着整个网络的工作寿命,因此如何延长电源的工作寿命以降低维护成本成为物联网应用中亟需解决的问题之一.无线携能通信(SWIPT,simultaneous wireless information and power transfer)[1,2,3],作为无线通信技术与无线输电技术交叉融合的前沿方向,利用无线电信号的广播特性实现了信息与能量的并行传输,能够为能量受限用户提供稳定而持续的电源供应.但同时,无线信道的开放性也导致 SWIPT 系统中用户信息泄露的问题难以避免,如何保证其安全通信成为业界的研究热点之一.作为传统加密手段的补充手段,物理层安全技术[4,5,6,7]能够利用无线信道的“指纹特性”,以较低的计算复杂度保证合法通信信息不被窃听,为解决SWIPT信息泄露问题提供了新的思路. ...
Safeguarding massive MIMO aided HetNets using physical layer security
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2015
... 物联网作为未来 5G 的核心技术之一,具有广阔的应用前景.为便于大规模灵活部署,物联网设备一般采用电池供电,而有限的电池容量从根本上制约着整个网络的工作寿命,因此如何延长电源的工作寿命以降低维护成本成为物联网应用中亟需解决的问题之一.无线携能通信(SWIPT,simultaneous wireless information and power transfer)[1,2,3],作为无线通信技术与无线输电技术交叉融合的前沿方向,利用无线电信号的广播特性实现了信息与能量的并行传输,能够为能量受限用户提供稳定而持续的电源供应.但同时,无线信道的开放性也导致 SWIPT 系统中用户信息泄露的问题难以避免,如何保证其安全通信成为业界的研究热点之一.作为传统加密手段的补充手段,物理层安全技术[4,5,6,7]能够利用无线信道的“指纹特性”,以较低的计算复杂度保证合法通信信息不被窃听,为解决SWIPT信息泄露问题提供了新的思路. ...
Secrecy wireless information and power transfer with MISO beamforming
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2014
... 根据接收端工作原理的不同,SWIPT系统可分为时域切换(TS,time switching)型和功率分裂(PS,power splitter)型[3],其中TS型SWIPT(后文简称TS-SWIPT)系统由于实现复杂度较低,受到了业界的广泛关注,本文主要针对该类型系统中的物理层安全问题展开研究.文献[8]考虑了一个单天线信息接收机(IR,information receiver)和多个单天线能量接收机(ER,energy receiver)的场景,将ER视作潜在窃听者,并通过优化设计发射波束,在满足ER能量约束的同时保证IR不受窃听.文献[9,10]针对上述场景中多个ER联合窃听IR时的安全传输方案进行了研究.在此基础上,文献[11]针对IR与ER 的天线数进行扩展,并通过设计不同的发射波束,设计了ER能量约束下的IR保密速率最大化和IR保密速率约束下的ER能量收益最大化2种方案.文献[12,13]考虑了发送端信道状态信息非理想的情况,并通过设计顽健的发射波束降低估计误差对安全性能的影响.考虑到人工噪声能够在传输能量的同时带来安全增益,文献[14,15,16]通过引入人工噪声辅助并联合优化发射波束来同时保证ER的能量收益和 IR 的通信安全.上述文献均固定分配能量传输与信息传输2种不同阶段的时隙,未充分考虑信道特征在时域上的变化及2种不同阶段的安全需求差异. ...
Simultaneous wireless information power transfer for MISO secrecy channel
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2015
... 根据接收端工作原理的不同,SWIPT系统可分为时域切换(TS,time switching)型和功率分裂(PS,power splitter)型[3],其中TS型SWIPT(后文简称TS-SWIPT)系统由于实现复杂度较低,受到了业界的广泛关注,本文主要针对该类型系统中的物理层安全问题展开研究.文献[8]考虑了一个单天线信息接收机(IR,information receiver)和多个单天线能量接收机(ER,energy receiver)的场景,将ER视作潜在窃听者,并通过优化设计发射波束,在满足ER能量约束的同时保证IR不受窃听.文献[9,10]针对上述场景中多个ER联合窃听IR时的安全传输方案进行了研究.在此基础上,文献[11]针对IR与ER 的天线数进行扩展,并通过设计不同的发射波束,设计了ER能量约束下的IR保密速率最大化和IR保密速率约束下的ER能量收益最大化2种方案.文献[12,13]考虑了发送端信道状态信息非理想的情况,并通过设计顽健的发射波束降低估计误差对安全性能的影响.考虑到人工噪声能够在传输能量的同时带来安全增益,文献[14,15,16]通过引入人工噪声辅助并联合优化发射波束来同时保证ER的能量收益和 IR 的通信安全.上述文献均固定分配能量传输与信息传输2种不同阶段的时隙,未充分考虑信道特征在时域上的变化及2种不同阶段的安全需求差异. ...
Robust downlink beamforming design for multiuser miso communication system with SWIPT
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2015
... 根据接收端工作原理的不同,SWIPT系统可分为时域切换(TS,time switching)型和功率分裂(PS,power splitter)型[3],其中TS型SWIPT(后文简称TS-SWIPT)系统由于实现复杂度较低,受到了业界的广泛关注,本文主要针对该类型系统中的物理层安全问题展开研究.文献[8]考虑了一个单天线信息接收机(IR,information receiver)和多个单天线能量接收机(ER,energy receiver)的场景,将ER视作潜在窃听者,并通过优化设计发射波束,在满足ER能量约束的同时保证IR不受窃听.文献[9,10]针对上述场景中多个ER联合窃听IR时的安全传输方案进行了研究.在此基础上,文献[11]针对IR与ER 的天线数进行扩展,并通过设计不同的发射波束,设计了ER能量约束下的IR保密速率最大化和IR保密速率约束下的ER能量收益最大化2种方案.文献[12,13]考虑了发送端信道状态信息非理想的情况,并通过设计顽健的发射波束降低估计误差对安全性能的影响.考虑到人工噪声能够在传输能量的同时带来安全增益,文献[14,15,16]通过引入人工噪声辅助并联合优化发射波束来同时保证ER的能量收益和 IR 的通信安全.上述文献均固定分配能量传输与信息传输2种不同阶段的时隙,未充分考虑信道特征在时域上的变化及2种不同阶段的安全需求差异. ...
Secure beamforming for MIMO broadcasting with wireless information and power transfer
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2015
... 根据接收端工作原理的不同,SWIPT系统可分为时域切换(TS,time switching)型和功率分裂(PS,power splitter)型[3],其中TS型SWIPT(后文简称TS-SWIPT)系统由于实现复杂度较低,受到了业界的广泛关注,本文主要针对该类型系统中的物理层安全问题展开研究.文献[8]考虑了一个单天线信息接收机(IR,information receiver)和多个单天线能量接收机(ER,energy receiver)的场景,将ER视作潜在窃听者,并通过优化设计发射波束,在满足ER能量约束的同时保证IR不受窃听.文献[9,10]针对上述场景中多个ER联合窃听IR时的安全传输方案进行了研究.在此基础上,文献[11]针对IR与ER 的天线数进行扩展,并通过设计不同的发射波束,设计了ER能量约束下的IR保密速率最大化和IR保密速率约束下的ER能量收益最大化2种方案.文献[12,13]考虑了发送端信道状态信息非理想的情况,并通过设计顽健的发射波束降低估计误差对安全性能的影响.考虑到人工噪声能够在传输能量的同时带来安全增益,文献[14,15,16]通过引入人工噪声辅助并联合优化发射波束来同时保证ER的能量收益和 IR 的通信安全.上述文献均固定分配能量传输与信息传输2种不同阶段的时隙,未充分考虑信道特征在时域上的变化及2种不同阶段的安全需求差异. ...
On secrecy outage of MISO SWIPT systems in the presence of imperfect CSI
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2016
... 根据接收端工作原理的不同,SWIPT系统可分为时域切换(TS,time switching)型和功率分裂(PS,power splitter)型[3],其中TS型SWIPT(后文简称TS-SWIPT)系统由于实现复杂度较低,受到了业界的广泛关注,本文主要针对该类型系统中的物理层安全问题展开研究.文献[8]考虑了一个单天线信息接收机(IR,information receiver)和多个单天线能量接收机(ER,energy receiver)的场景,将ER视作潜在窃听者,并通过优化设计发射波束,在满足ER能量约束的同时保证IR不受窃听.文献[9,10]针对上述场景中多个ER联合窃听IR时的安全传输方案进行了研究.在此基础上,文献[11]针对IR与ER 的天线数进行扩展,并通过设计不同的发射波束,设计了ER能量约束下的IR保密速率最大化和IR保密速率约束下的ER能量收益最大化2种方案.文献[12,13]考虑了发送端信道状态信息非理想的情况,并通过设计顽健的发射波束降低估计误差对安全性能的影响.考虑到人工噪声能够在传输能量的同时带来安全增益,文献[14,15,16]通过引入人工噪声辅助并联合优化发射波束来同时保证ER的能量收益和 IR 的通信安全.上述文献均固定分配能量传输与信息传输2种不同阶段的时隙,未充分考虑信道特征在时域上的变化及2种不同阶段的安全需求差异. ...
Probabilistic-constrained robust secure transmission for energy harvesting over MISO channels
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2018
... 根据接收端工作原理的不同,SWIPT系统可分为时域切换(TS,time switching)型和功率分裂(PS,power splitter)型[3],其中TS型SWIPT(后文简称TS-SWIPT)系统由于实现复杂度较低,受到了业界的广泛关注,本文主要针对该类型系统中的物理层安全问题展开研究.文献[8]考虑了一个单天线信息接收机(IR,information receiver)和多个单天线能量接收机(ER,energy receiver)的场景,将ER视作潜在窃听者,并通过优化设计发射波束,在满足ER能量约束的同时保证IR不受窃听.文献[9,10]针对上述场景中多个ER联合窃听IR时的安全传输方案进行了研究.在此基础上,文献[11]针对IR与ER 的天线数进行扩展,并通过设计不同的发射波束,设计了ER能量约束下的IR保密速率最大化和IR保密速率约束下的ER能量收益最大化2种方案.文献[12,13]考虑了发送端信道状态信息非理想的情况,并通过设计顽健的发射波束降低估计误差对安全性能的影响.考虑到人工噪声能够在传输能量的同时带来安全增益,文献[14,15,16]通过引入人工噪声辅助并联合优化发射波束来同时保证ER的能量收益和 IR 的通信安全.上述文献均固定分配能量传输与信息传输2种不同阶段的时隙,未充分考虑信道特征在时域上的变化及2种不同阶段的安全需求差异. ...
Robust artificial noise-aided transmit optimization for achieving secrecy and energy harvesting
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2014
... 根据接收端工作原理的不同,SWIPT系统可分为时域切换(TS,time switching)型和功率分裂(PS,power splitter)型[3],其中TS型SWIPT(后文简称TS-SWIPT)系统由于实现复杂度较低,受到了业界的广泛关注,本文主要针对该类型系统中的物理层安全问题展开研究.文献[8]考虑了一个单天线信息接收机(IR,information receiver)和多个单天线能量接收机(ER,energy receiver)的场景,将ER视作潜在窃听者,并通过优化设计发射波束,在满足ER能量约束的同时保证IR不受窃听.文献[9,10]针对上述场景中多个ER联合窃听IR时的安全传输方案进行了研究.在此基础上,文献[11]针对IR与ER 的天线数进行扩展,并通过设计不同的发射波束,设计了ER能量约束下的IR保密速率最大化和IR保密速率约束下的ER能量收益最大化2种方案.文献[12,13]考虑了发送端信道状态信息非理想的情况,并通过设计顽健的发射波束降低估计误差对安全性能的影响.考虑到人工噪声能够在传输能量的同时带来安全增益,文献[14,15,16]通过引入人工噪声辅助并联合优化发射波束来同时保证ER的能量收益和 IR 的通信安全.上述文献均固定分配能量传输与信息传输2种不同阶段的时隙,未充分考虑信道特征在时域上的变化及2种不同阶段的安全需求差异. ...
Robust AN-aided secure transmission scheme in MISO channels with simultaneous wireless information and power transfer
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2015
... 根据接收端工作原理的不同,SWIPT系统可分为时域切换(TS,time switching)型和功率分裂(PS,power splitter)型[3],其中TS型SWIPT(后文简称TS-SWIPT)系统由于实现复杂度较低,受到了业界的广泛关注,本文主要针对该类型系统中的物理层安全问题展开研究.文献[8]考虑了一个单天线信息接收机(IR,information receiver)和多个单天线能量接收机(ER,energy receiver)的场景,将ER视作潜在窃听者,并通过优化设计发射波束,在满足ER能量约束的同时保证IR不受窃听.文献[9,10]针对上述场景中多个ER联合窃听IR时的安全传输方案进行了研究.在此基础上,文献[11]针对IR与ER 的天线数进行扩展,并通过设计不同的发射波束,设计了ER能量约束下的IR保密速率最大化和IR保密速率约束下的ER能量收益最大化2种方案.文献[12,13]考虑了发送端信道状态信息非理想的情况,并通过设计顽健的发射波束降低估计误差对安全性能的影响.考虑到人工噪声能够在传输能量的同时带来安全增益,文献[14,15,16]通过引入人工噪声辅助并联合优化发射波束来同时保证ER的能量收益和 IR 的通信安全.上述文献均固定分配能量传输与信息传输2种不同阶段的时隙,未充分考虑信道特征在时域上的变化及2种不同阶段的安全需求差异. ...
Joint optimization of AN-aided beamforming and power splitting designs for MISO secrecy channel with SWIPT
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2016
... 根据接收端工作原理的不同,SWIPT系统可分为时域切换(TS,time switching)型和功率分裂(PS,power splitter)型[3],其中TS型SWIPT(后文简称TS-SWIPT)系统由于实现复杂度较低,受到了业界的广泛关注,本文主要针对该类型系统中的物理层安全问题展开研究.文献[8]考虑了一个单天线信息接收机(IR,information receiver)和多个单天线能量接收机(ER,energy receiver)的场景,将ER视作潜在窃听者,并通过优化设计发射波束,在满足ER能量约束的同时保证IR不受窃听.文献[9,10]针对上述场景中多个ER联合窃听IR时的安全传输方案进行了研究.在此基础上,文献[11]针对IR与ER 的天线数进行扩展,并通过设计不同的发射波束,设计了ER能量约束下的IR保密速率最大化和IR保密速率约束下的ER能量收益最大化2种方案.文献[12,13]考虑了发送端信道状态信息非理想的情况,并通过设计顽健的发射波束降低估计误差对安全性能的影响.考虑到人工噪声能够在传输能量的同时带来安全增益,文献[14,15,16]通过引入人工噪声辅助并联合优化发射波束来同时保证ER的能量收益和 IR 的通信安全.上述文献均固定分配能量传输与信息传输2种不同阶段的时隙,未充分考虑信道特征在时域上的变化及2种不同阶段的安全需求差异. ...
Time-switching based SWIPT for network-coded two-way relay transmission with data rate fairness