[发明专利]一种基于无人机辅助认知无线网络中物理层安全传输方法

说明书

本发明提出一种基于无人机辅助认知无线网络中物理层安全传输方法，属于无线通信领域，具体为：首先建立包括无人机，主用户发射机，主用户接收机，次用户接收机，以及窃听者的无线通信场景，然后，在时隙T的频谱感知时间τ内，无人机进行频谱感知；主用户可能会进行数据传输，并计算此时安全传输速率；同时，在时隙T的数据传输时间段T_a内，无人机基于频谱感知判断当前主用户信道的接入状态，选择作为友好干扰器还是次级信号发射机，分4种情况讨论安全传输模型；基于此制定总的安全传输速率的优化模型；利用粒子群优化算法求解；无人机按照求得最优参数进行信号物理层安全传输。本发明考虑了主、次级用户的安全传输，从而提升了系统的安全传输性能。

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种基于无人机辅助认知无线网络中物理层安全传输方法。

背景技术

近年来，5G网络的逐步应用带动了物联网技术的快速发展，人们使用的终端设备大量增长并呈现多元化发展的趋势。然而，由于通信网络中的频谱资源紧缺以及频谱利用率低下，制约着5G以及物联网技术的发展。因此，需要引入认知无线电(cognitive radio,CR)来提高无线频谱利用率。频谱感知、频谱共享和频谱切换等作为认知无线网络中的关键技术，能够有效地实现无线频谱资源的共享与复用，从而提升无线频谱的利用率。

然而，由于无线信号传输的开放性，认知无线网络中的无线信号传输存在被非法窃听的风险。在无线通信系统中，一般采用两种方式提高信息传输的安全性，一种是传统的密码学方法，另外一种是非密码加密方式的物理层安全传输技术。如果使用密码学方法对所传输的信号进行加密，窃听者要想获取信号中的信息就必须对信号进行解密。当窃听者具有足够的计算能力时，经过一段时间的计算，会有很大概率破解无线信号的密码，从而窃取信号中的关键信息。

因此，引入人工噪声技术(artificial noise,AN)，通过使用非密码加密的方式保证无线信号传输过程中的物理层安全(physical layer security,PLS)。同时，无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)具有较强的视距链路(line-of-sight,LoS)、较高的机动灵活性等特点，作为发射人工噪声的载体会产生更好的反窃听效果。因此，将无人机发射人工噪声来辅助安全传输的技术引入认知无线网络，并根据信道接入状态的变化来进行合理的无线资源分配，能有效提升认知无线网络的安全传输性能。