[发明专利]能量收集协作认知无线电网络安全容量优化方法

说明书

本发明公开了一种能量收集协作认知无线电网络安全容量优化方法，所述无线电网络包括至少一个主用户传输对S跟D、次用户传输对R跟O以及窃听者E，方法包括当主用户对S跟D之间使用授权频段进行消息传递时，由所述次用户传输对R跟O利用环境收集的能量帮助主用户对S跟D进行协作通信，使主用户提早完成传送任务。

技术领域

本发明涉及无线电网络技术领域，其具体指在一个能量收集协作认知无线电网络中对主用户和次用户信道资源的合理分配，特别涉及使主用户安全容量最大的能量收集协作认知无线电网络安全容量优化方法。

背景技术

■无线频谱：无线电频谱资源作为无线通信的载体，不仅是宝贵而又有限的通信基础资源，还是一个国家重要的战略性资源。作为公共资源，无线电频谱资源并不是取之不尽、用之不竭的，目前，现有的无线频谱已经接近分配完毕。无线频谱主要分为两类：一类是授权频段，另一类是非授权频段。其中授权频段一般分配给一些专用的无线网络使用，比如TV无线网络，无线电台，航空广播等，未经授权的用户不得随意使用。非授权频段没有所谓的使用授权限制，任何用户可以随意在非授权频段上传输数据，但是发送的功率不能太高，以及确保发送与接收之间的距离很短，这样不同的收发者之间就不会互相产生干扰。

■认知无线电技术：认知无线电(Cognitive Radio,CR)技术可以通过智能感知外界环境的变化，来实时完成系统参数的动态调整，从而保证通信系统的高效以及无线频谱资源的充分利用。在认知无线电网络中，存在主用户(Primary User,PU)和次用户(Secondary User,SU)，也被分别称为授权用户跟非授权用户。SU可以周期性地感知周围是否存在PU的空闲频谱资源，并加以利用，能够有效解决频谱资源稀缺导致的频谱饥饿问题，从而提高频谱资源的利用率。

■能量收集技术：能量收集(Energy Harvesting,EH)技术可借助可再生能源，如太阳能，风能，热能等，从环境中汲取能量用于通信，其收集的能量可能是无限的。利用EH技术，可以极大提高能源的利用率，延长无线通信设备的使用寿命。

■协作通信：当认知无线电网络(Cognitive Radio Network,CRN)中的主用户PU处于繁忙状态时，次用户SU可以作为中继节点协助PU传送消息，使得PU提早完成传送任务，这样SU就可以获得更多的使用PU的空闲频谱资源的机会。因此，即便PU一直占据着频谱资源，SU还是可以通过协作通信获得频谱资源的使用时长。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种使主用户发送节点安全容量最大的优化技术。

本发明的目的通过下述技术方案实现

为方便研究，将研究的问题简化为一个网络模型，如图1所示。图中包括一个主用户发送节点S(用PU_tx表示)，一个主用户接收节点D(用PU_rx表示)，一个次用户传输对R跟O(分别用SU_tx和SU_rx表示)以及一个窃听者E(EAV)。

其中，主用户对使用的是授权频段，当主用户有消息要传输时，主用户传送节点利用授权频段传送消息，当所有的消息传送完毕之后，主用户暂停工作，此时的授权频段也空闲出来。而在另一方面，次用户对并没有分配到任何授权频段，为了避免与主用户发生冲突或者干扰，只有当主用户传输完自己的消息，授权频段空闲下来之后，次用户才可以使用主用户对的授权频段传送消息^[4]。

但是，与其默默地等待主用户传送完消息，次用户也可以选择帮助主用户进行协作通信，使主用户提早完成传送任务，这样授权频段就能提供更多空闲的时间给次用户使用。假设PU和SU之间的协作通信遵循解码-转发(decode-and-forward,DF)协作通信机制。