[發明專利]竊聽環境下基于能量收集中繼混合RF/FSO系統及方法

有效

• 申請號: 202210122629.8
• 申請日: 2022-02-09
• 公開（公告）號: CN114598397B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 王怡;詹志武;沈子賀
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H04B10/85
• 分類號: H04B10/85;H04B10/80;H04B10/11;H04W12/03;H04W12/122;H04B7/026;H04K3/00
• 代理公司: 杭州昱呈專利代理事務所(普通合伙) 33303
• 代理人: 張蜜

1.一種竊聽環境下基于能量收集中繼混合RF/FSO系統，其特征在于，包括源節點、竊聽者、能量受限中繼和目的地節點，其中，所述能量受限中繼和竊聽者均接收源節點發送的信號，能量受限中繼還向竊聽者發送干擾信號；所述目的地節點接收能量受限中繼發送的信號；

所述源節點發送含有保密信息的RF信號，該RF信號同時傳遞信息和能量；

所述能量受限中繼包括能量收集器、信息接收器和中繼協作干擾機。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述中繼協作干擾機包括若干個干擾發射天線，能量收集器收集源節點提供的能量，中繼協作干擾機利用收集到的能量發射干擾信號給竊聽者。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述信息接收器接收源節點發送的含有保密信息的RF信號，信息接收器包括若干個接收天線和單個發射孔徑，通過FSO鏈路發送給目的地節點。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述源節點和所述能量受限中繼之間的通過服從Nakagami-m分布的RF鏈路傳輸信號，所述竊聽者和所述源節點之間通過服從Nakagami-m分布的RF鏈路傳輸信號，所述能量受限中繼和所述目的地節點之間通過服從M衰落分布的FSO鏈路傳輸信號。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述能量受限中繼接收到的信號表示為：

其中，分別為源節點對能量受限中繼的傳輸信號和能量收集信號，P_S是源節點發射功率，x_SR為源節點的歸一化信號，h_SR表示源節點到能量受限中繼通信鏈路的衰減因子，d_SR代表源節點到能量受限中繼的距離，τ是路徑損耗指數，n_R表示中繼協作干擾機處均值為零、方差為的加性高斯白噪聲。

6.根據權利要求5所述的系統，其特征在于，當忽略噪聲的存在時，由可知當忽略噪聲的存在時，獲得能量E_R表示為：

其中，T是用于能量收集和發射干擾的設計總時間塊，ζ是中繼將射頻信號轉換為直流電的能量轉換效率。

7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，由于中繼具有多條干擾發射天線N_J，使用人工干擾生成方法，干擾機生成一個零空間正交基的N_J×(N_J-1)矩陣W，其中向量χ具有(N_J-1)個歸一化方差的獨立同分布復高斯隨機元素，干擾機發送W_χ作為干擾信號，

在中繼協作干擾機作用下，竊聽者處接收到的信號可以表示為：

其中，h_SE和h_RE分別是源節點到竊聽者通信鏈路和能量受限中繼到竊聽者通信鏈路衰減因子，P_R是能量受限中繼發射功率，d_SE代表源節點到竊聽者的距離，d_RE代表能量受限中繼到竊聽者的距離，τ是路徑損耗指數，n_E表示竊聽者處均值為零、方差為的加性高斯白噪聲。

8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述源節點與能量受限中繼之間的所有RF鏈路都服從Nakagami-m衰落分布，RF鏈路瞬時信噪比γ_k的概率密度函數和累計分布函數分別為：

k∈{SR,SE,RE},其中m_k是衰落參數，N_SR、N_SE和N_RE分別是能量受限中繼接收天線、源節點發射天線和能量受限中繼干擾發射天線，三者分別為各自信道間的平均功率信道增益，λ_SR、λ_RE和λ_SE分別是源節點到能量受限中繼、能量受限中繼到竊聽者和源節點到竊聽者通信鏈路的平均信噪比，和分別是中繼和竊聽者加性高斯白噪聲的方差。