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安全能量效率优化的传感器网络传输研究
引用本文:刘笑辰,高媛媛,奚和平,周密.安全能量效率优化的传感器网络传输研究[J].计算机工程与应用,2019,55(21):122-128.
作者姓名:刘笑辰  高媛媛  奚和平  周密
作者单位:陆军工程大学 通信工程学院,南京,210007;南京市人民检察院 检察信息技术部,南京,210007;三亚学院 理工学院,海南 三亚,572022
基金项目:海南省自然科学基金;三亚市院地合作科研项目
摘    要:研究了射频无线充能传感器网络通信系统的安全传输及能量效率问题,针对传感器网络能量受限而无线通信容易被窃听的问题,利用物理层安全技术,提出了一种两阶段的安全传输协议。通过联合优化发送功率、射频能量协方差矩阵、敏感信息波束成型以及协作干扰协方差矩阵,使得传感器网络的安全能量效率达到最大。针对所提出的非凸问题,利用Dinkelbach方法将包含分式形式的目标函数简化,利用连续参数凸近似方法将非凸问题转化为可解形式,进而使用收敛迭代算法得到原问题的近似最优解。仿真结果表明,与对比方案相比,提出的传输方案可以在保证安全通信的基础上有效提高安全能量效率。

关 键 词:无线充能网络  传感器网络  物理层安全  安全能量效率

Secure Energy Efficiency Optimization for RF-Powered Wireless Sensor Networks
LIU Xiaochen,GAO Yuanyuan,XI Heping,ZHOU Mi.Secure Energy Efficiency Optimization for RF-Powered Wireless Sensor Networks[J].Computer Engineering and Applications,2019,55(21):122-128.
Authors:LIU Xiaochen  GAO Yuanyuan  XI Heping  ZHOU Mi
Affiliation:1.College of Communication Engineering, Army Engineering University of PLA, Nanjing 210007, China 2.Information Technology Department, Nanjing People’s Procuratorate, Nanjing 210007, China 3.School of Science and Technology, University of Sanya, Sanya, Hainan 572022, China
Abstract:This paper investigates the secure communication in the Radio Frequency(RF) powered Wireless Sensor Networks(WSNs). Employing the Physical Layer Security(PLS) technique, the secure two-phase communication protocol is proposed. By jointly designing the transmit power, RF signal covariance, information signal beamforming and assisting jamming covariance, the Secure Energy Efficiency(SEE) is maximized in the paper. The SEE maximization is fractional and non-convex, hence an iterative algorithm is proposed by combining the Dinkelbach method and the Sequential Parametric Convex Approximation(SPCA) method. The simulation results show that the proposed transmit scheme can significantly increase the SEE under the security constraint, compared with the baseline schemes.
Keywords:wireless powered communication networks  wireless sensor networks  physical layer security  Secure Energy Efficiency(SEE)  
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