[发明专利]一种基于无线信息与功率联合传输的认知安全传输方法

说明书

本发明公开了一种基于无线信息与功率联合传输的认知安全传输方法，在时隙内发射私密信息和能量信息；认知用户ST在时隙内采用解码转发中继协议协助安全转发授权用户私密信息，同时，认知用户SJ利用能量收割技术收割步骤S1中包含能量的射频谱信号，随后采用协作干扰机制协助授权用户私密信息安全传输；认知用户ST利用剩余时隙T‑t₁发送认知信息给认知接收端SR。认知用户可以为授权用户私密信息的安全传输提供帮助，授权用户可以提升一部分频谱资源给认知传输，从而实现授权用户及认知用户的双赢，从而适应下一代认知无线电网络安全的发展需求。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，涉及认知无线电网络安全传输的方案设计，具体涉及一种基于无线信息与功率联合传输的认知安全传输方法。

背景技术

无线通信技术的快速发展带来无线通信设备及服务的大规模提升，导致有限的频谱非常拥挤。然而，传统的固定频谱分配策略用户在时间和空间上对频谱的动态使用，不能充分利用授权频谱。认知无线电技术允许认知用户动态接入网络并有效控制对授权用户网络造成的干扰，从而提升网络的频谱利用率。

由于无线通信网络的广播特性，任何在通信网络传输范围内的用户都可以收到信息，因此无线通信网络面临着窃听的威胁。然而传统的上层密钥加密技术假设窃听节点的计算能力有限，不能应对未来窃听节点硬件发展的威胁。物理层安全技术利用无线信道的物理特征来保护信息，可以很好的满足未来通信网络安全传输需求。在认知无线电网络中，授权用户面临窃听安全威胁，而认知用户缺少频谱资源。因此，认知用户可以为授权用户私密信息的安全传输提供帮助，授权用户可以提升一部分频谱资源给认知传输，因此，通过协作，认知用户和授权用户实现双赢。因此，为了提升授权用户安全性及认知用户的传输速率，本专利提出了一种基于无线信息与功率联合传输的认知安全传输方法，保障授权用户安全传输，提升认知用户传输性能，从而适应下一代认知无线电网络的发展需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于无线信息与功率联合传输的认知安全传输方法，认知用户可以为授权用户私密信息的安全传输提供帮助，授权用户可以提升一部分频谱资源给认知传输，从而实现授权用户及认知用户的双赢，从而适应下一代认知无线电网络安全的发展需求。

本发明采用以下技术方案：

一种基于无线信息与功率联合传输的认知安全传输方法，包括以下步骤：

S1、在时隙内发射私密信息和能量信息；

S2、认知用户ST在时隙内采用解码转发中继协议协助安全转发授权用户私密信息，同时，认知用户SJ利用能量收割技术收割步骤S1中包含能量的射频谱信号，随后采用协作干扰机制协助授权用户私密信息安全传输；

S3、认知用户ST利用剩余时隙T-t₁发送认知信息给认知接收端SR。

具体的，步骤S2中，认知用户SJ接收步骤S1的信息为：

其中，φ是功率分配参数，p_p是PT的发射功率，h_pj是PT到SJ的信道系数向量，w₁是PT发送干扰信息的波束赋形向量，w₂是PT发送授权用户私密信息的波束赋形向量，n_j是SJ的接收噪声，x_j为能量信息且E{|x_j|²}＝1，x_p为授权用户私密信息且E{|x_p|²}＝1，E{·}为期望操作。

进一步的，认知用户SJ采用能量收割机制，获取能量为：