[发明专利]一种基于能量收集的物理层安全传输方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于能量收集的物理层安全传输方法及系统，该物理层安全传输方法包括：选择步骤：选择与主用户合作的次级用户；合作转发步骤：次级用户是频谱未授权用户，且次级用户A具有认知无线电的特点，能够感知主发送端T的空闲频谱并接入，主发送端T与次级用户A进行合作将信号传输至主接收端R；无线充电传输步骤：主发送端T和主接收端R直接通信，次级用户A进行能量收集以用作自身充电。本发明的有益效果是：在短距离的信号传输中，系统根据当前条件(信道条件或者剩余电量)自适应选择次级用户的辅助方式，辅助方式包括合作转发或者无线充电，来充分保证长时间内主用户信号传输的安全性和可持续性。

技术领域

本发明涉及通讯技术领域，尤其涉及一种基于能量收集的物理层安全传输方法及系统。

背景技术

现有与物理层安全相结合的无线充电技术大多考虑一个时刻(相干时间)内进行分别能量捕获和信号处理，利用两种信号处理协议：或利用PSR协议将信号能量分为两部分，利用其中一部分进行能量捕获，另一部分用作信号处理；或利用TSR协议将整个持续时间分为两部分，前一部分时间进行能量收集，后一部分时间进行信号传输。

现有技术仅考虑一个相干时间内的能量捕获和信号传输问题，不具有普遍性。现实中传输信号有时候在一个时间段内往往传输不完，需要多个时间段来完成传输。且传输过程中继转发节点往往能量受限，若一直采取耗能模式，那么能量很快将会用完，一旦能量耗尽，那么主用户信号传输的安全性将得不到保证。

发明内容

本发明提供了一种基于能量收集的物理层安全传输方法，包括如下步骤：

步骤1，选择步骤：选择与主用户合作的次级用户，主用户包括主发送端T和主接收端R，次级用户包括次级用户A和次级用户B，次级用户A为中继转发节点，次级用户B为非转发节点；

步骤2，判断步骤：采用信道估计的方式对次级用户A到主接收端R的信道条件进行估计，根据估计结果得到次级用户A所处的信道条件，判断次级用户A所处的信道条件是否达标、并且判断次级用户A当前的剩余电量是否充足，若次级用户A所处的信道条件达标且次级用户A当前的剩余电量充足，那么执行合作转发步骤，若次级用户A所处的信道条件未达标和/或次级用户A当前的剩余电量不充足，那么执行无线充电传输步骤；

合作转发步骤：次级用户是频谱未授权用户，且次级用户A具有认知无线电的特点，能够感知主发送端T的空闲频谱并接入，主发送端T与次级用户A进行合作将信号传输至主接收端R，这样一来不但可以抵抗信号传输中的空间衰落，提高分集增益，还能提升信号传输过程中的安全性，同时，整个系统的频谱利用率也得到提高；

无线充电传输步骤：主发送端T和主接收端R直接通信，次级用户A进行能量收集以用作自身充电。

作为本发明的进一步改进，所述合作转发步骤包括第一步骤和第二步骤，

第一步骤：主发送端T发送广播信号，次级用户B发送与次级用户A的通信信号，次级用户A会收到来自主发送端T的信号和来自次级用户B的信号，在接收信号时将两个信号进行分离，而窃听端E由于不知道次级用户B所处位置信息，所以很难将次级用户B的信号分离出来，并且窃听者对次级用户的信号并不感兴趣，所以这部分信号实际上可以作为对窃听者的一种干扰，窃听信道被恶化，而主接收端R并不需要次级用户B的信号，所以设置波束成型矩阵，使得次级用户B的信号在主接收端R迫零；

第二步骤：次级用户A发送信息给主接收端R和次级用户B，其中发送给主接收端R的是转发第一步骤收到的主发送端T的信号，发送给次级用户B的是自身的通信信号，由于窃听端E对次级用户A和次级用户B的通信信号并不感兴趣，所以次级用户A和次级用户B的通信信号再次作为干扰窃听端E的噪声存在，窃听端信道再次被恶化，安全传输机制完成；由于主接收端R不需要次级用户A和B的信号，采取设计迫零波束成型矩阵的方法对该信号在主接收端R进行屏蔽。