[發(fā)明專利]一種基于能量收集的物理層安全傳輸方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910814853.1
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110677181B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹斌;李爽;孫偉
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）
• 主分類號: H04B7/0426
• 分類號: H04B7/0426;H04B7/08;H04B17/382;H04B5/00
• 代理公司: 深圳市科吉華烽知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44248
• 代理人: 胡吉科

本發(fā)明提供了一種基于能量收集的物理層安全傳輸方法及系統(tǒng)，該物理層安全傳輸方法包括：選擇步驟：選擇與主用戶合作的次級用戶；合作轉(zhuǎn)發(fā)步驟：次級用戶是頻譜未授權(quán)用戶，且次級用戶A具有認(rèn)知無線電的特點，能夠感知主發(fā)送端T的空閑頻譜并接入，主發(fā)送端T與次級用戶A進行合作將信號傳輸至主接收端R；無線充電傳輸步驟：主發(fā)送端T和主接收端R直接通信，次級用戶A進行能量收集以用作自身充電。本發(fā)明的有益效果是：在短距離的信號傳輸中，系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前條件(信道條件或者剩余電量)自適應(yīng)選擇次級用戶的輔助方式，輔助方式包括合作轉(zhuǎn)發(fā)或者無線充電，來充分保證長時間內(nèi)主用戶信號傳輸?shù)陌踩院涂沙掷m(xù)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通訊技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于能量收集的物理層安全傳輸方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

現(xiàn)有與物理層安全相結(jié)合的無線充電技術(shù)大多考慮一個時刻(相干時間)內(nèi)進行分別能量捕獲和信號處理，利用兩種信號處理協(xié)議：或利用PSR協(xié)議將信號能量分為兩部分，利用其中一部分進行能量捕獲，另一部分用作信號處理；或利用TSR協(xié)議將整個持續(xù)時間分為兩部分，前一部分時間進行能量收集，后一部分時間進行信號傳輸。

現(xiàn)有技術(shù)僅考慮一個相干時間內(nèi)的能量捕獲和信號傳輸問題，不具有普遍性。現(xiàn)實中傳輸信號有時候在一個時間段內(nèi)往往傳輸不完，需要多個時間段來完成傳輸。且傳輸過程中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點往往能量受限，若一直采取耗能模式，那么能量很快將會用完，一旦能量耗盡，那么主用戶信號傳輸?shù)陌踩詫⒌貌坏奖ＷC。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于能量收集的物理層安全傳輸方法，包括如下步驟：

步驟1，選擇步驟：選擇與主用戶合作的次級用戶，主用戶包括主發(fā)送端T和主接收端R，次級用戶包括次級用戶A和次級用戶B，次級用戶A為中繼轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，次級用戶B為非轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點；

步驟2，判斷步驟：采用信道估計的方式對次級用戶A到主接收端R的信道條件進行估計，根據(jù)估計結(jié)果得到次級用戶A所處的信道條件，判斷次級用戶A所處的信道條件是否達標(biāo)、并且判斷次級用戶A當(dāng)前的剩余電量是否充足，若次級用戶A所處的信道條件達標(biāo)且次級用戶A當(dāng)前的剩余電量充足，那么執(zhí)行合作轉(zhuǎn)發(fā)步驟，若次級用戶A所處的信道條件未達標(biāo)和/或次級用戶A當(dāng)前的剩余電量不充足，那么執(zhí)行無線充電傳輸步驟；

合作轉(zhuǎn)發(fā)步驟：次級用戶是頻譜未授權(quán)用戶，且次級用戶A具有認(rèn)知無線電的特點，能夠感知主發(fā)送端T的空閑頻譜并接入，主發(fā)送端T與次級用戶A進行合作將信號傳輸至主接收端R，這樣一來不但可以抵抗信號傳輸中的空間衰落，提高分集增益，還能提升信號傳輸過程中的安全性，同時，整個系統(tǒng)的頻譜利用率也得到提高；

無線充電傳輸步驟：主發(fā)送端T和主接收端R直接通信，次級用戶A進行能量收集以用作自身充電。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述合作轉(zhuǎn)發(fā)步驟包括第一步驟和第二步驟，

第一步驟：主發(fā)送端T發(fā)送廣播信號，次級用戶B發(fā)送與次級用戶A的通信信號，次級用戶A會收到來自主發(fā)送端T的信號和來自次級用戶B的信號，在接收信號時將兩個信號進行分離，而竊聽端E由于不知道次級用戶B所處位置信息，所以很難將次級用戶B的信號分離出來，并且竊聽者對次級用戶的信號并不感興趣，所以這部分信號實際上可以作為對竊聽者的一種干擾，竊聽信道被惡化，而主接收端R并不需要次級用戶B的信號，所以設(shè)置波束成型矩陣，使得次級用戶B的信號在主接收端R迫零；

第二步驟：次級用戶A發(fā)送信息給主接收端R和次級用戶B，其中發(fā)送給主接收端R的是轉(zhuǎn)發(fā)第一步驟收到的主發(fā)送端T的信號，發(fā)送給次級用戶B的是自身的通信信號，由于竊聽端E對次級用戶A和次級用戶B的通信信號并不感興趣，所以次級用戶A和次級用戶B的通信信號再次作為干擾竊聽端E的噪聲存在，竊聽端信道再次被惡化，安全傳輸機制完成；由于主接收端R不需要次級用戶A和B的信號，采取設(shè)計迫零波束成型矩陣的方法對該信號在主接收端R進行屏蔽。