【摘 要】
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分布式天线系统（Distributed Antennas System,DAS）是5G的关键技术,也是无线通信发展的重要方向。无线通信的超高速发展使得能量消耗与日俱增,如何利用能量收集（Energy Harvesting,EH）技术设计新型绿色能源的供应方式已成为研究的热点。大数据时代的到来使得信息的高层加密技术面临巨大的挑战,如何有效地利用物理安全技术实现安全且可靠的数据传输迫在眉睫。因此,解决
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分布式天线系统（Distributed Antennas System,DAS）是5G的关键技术,也是无线通信发展的重要方向。无线通信的超高速发展使得能量消耗与日俱增,如何利用能量收集（Energy Harvesting,EH）技术设计新型绿色能源的供应方式已成为研究的热点。大数据时代的到来使得信息的高层加密技术面临巨大的挑战,如何有效地利用物理安全技术实现安全且可靠的数据传输迫在眉睫。因此,解决DAS中能源短缺问题和通信安全问题尤为重要。针对这两个问题,本文提出了一种基于能量共享的EHDAS物理层安全传输模型,基于该模型研究了能量共享EH-DAS物理层安全传输的安全能效问题。具体总结如下:（1）建立一个单小区下行链路能量过剩共享的EH-DAS物理层安全传输模型。考虑了信息安全传输的最坏情况,即窃听用户将其接收到的信号全部用来信息译码,并结合能量共享和信息安全传输的约束条件,形成了以最大化安全能效为目标的优化问题。因系统安全能效会随着远程天线单元（Remote Antenna Unit,RAU）发射功率变化,故将优化问题进一步分解为不考虑收集能量限制下的最优功率分配和考虑收集能量限制下的最优功率分配两个子问题,通过分别求解子问题获得了最终的RAU最优发射功率分配策略。MATLAB仿真结果表明,通过引入人工噪声（Artificial Noise,AN）可以提升EH-DAS的安全能效,在保障系统通信安全的同时,有效降低了传统能源的损耗。（2）为实现RAU所收集能量之间的充分共享以及适用于能量分布不均匀的场景,建立了一个单小区下行链路能量优先共享的EH-DAS物理层安全传输模型考虑了RAU所收集的能量优先输送给能量共享池并存储,之后能量共享池依据基带处理单元的指令对存储的能量进行合理调度并分配给有需求的RAU用于信息发送。为求解优化问题,采用Dinkelbach方法和拉格朗日乘子法进行求解,并结合注水算法获得了最优功率分配策略。MATLAB仿真结果证实了在发送信号中引入AN可以提升系统的安全能效以及该系统具有较好的稳定性。
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