具有无线信息与能量传输的认知无线电网络中安全通信的多目标资源分配

本文研究了具有多个系统设计目标的多用户多输入单输出次级通信系统的资源分配问题。我们考虑的是次级接收机在空闲时能够从射频中收集能量的认知无线电网络。次级系统向次级接收机提供同步无线功率和安全信息传输。我们提出了一种基于加权切比雪夫方法设计帕累托最优资源分配算法的多目标优化框架。具体而言，该算法设计融合了三个重要的系统目标：总发射功率最小化、能量收集效率最大化以及干扰功率泄漏与发射功率之比最小化。所提出的框架考虑了次级系统中关于通信保密性的服务质量要求，以及次级发射机处潜在窃听者（空闲次级接收机和主接收机）信道状态信息的不完美性。所采用的多目标优化问题是非凸的，并通过半定规划（SDP）松弛重构为凸优化问题。研究表明，通过利用 SDP 松弛问题的原始最优解和对偶最优解，可以构造出原始问题的全局最优解。此外，针对对偶问题解不可用以构造最优解的情况，提出了两种次优资源分配方案。数值结果不仅证明了所提出的次优方案具有接近最优的性能，还揭示了所考虑的相互冲突的系统设计目标之间有趣的权衡关系。