[发明专利]一种基于全双工的认知无线网络物理层安全传输方法

权利要求书

1.一种基于全双工的认知无线网络物理层安全传输方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、主用户发射机和认知用户发射机分别广播导频信号，并分别获取所述认知用户发射机和认知用户接收机反馈的信道状态信息，从所述认知用户发射机和认知用户接收机反馈的信道状态信息中选择信道状态最优的天线分别作为主用户发射机和认知用户发射机的发射天线；

S2、主用户发射机和认知用户发射机利用所述发射天线分别发送第一主用户信号和第一认知用户信号；同时，所述认知用户发射机利用剩余的天线通过最大比合并机制接收所述第一主用户信号；

S3、认知用户接收机接收掺杂有所述第一主用户信号的所述第一认知用户信号；多个窃听用户窃听掺杂有所述第一认知用户信号的所述第一主用户信号，并利用最大比合并机制将其窃听所得的所述第一认知用户信号和所述第一主用户信号合并；

S4、认知用户发射机通过随机译码转发机制转发其接收到的所述第一主用户信号，并利用交互式迫零波束成形方法同时发送第二主用户信号和第二认知用户信号；

S5、主用户接收机和认知用户接收机分别接收所述第二主用户信号和所述第二认知用户信号；多个窃听用户窃听掺杂有所述第二认知用户信号的所述第二主用户信号，并利用最大比合并机制将其窃听所得的所述第二认知用户信号和所述第二主用户信号合并；

S6、根据认知用户发射机接收所述第一主用户信号和主用户接收机接收所述第二主用户信号的瞬时信干噪比评估主用户信息传输的安全中断概率；根据认知用户接收机接收所述第一认知用户信号和所述第二认知用户信号的瞬时信干噪比评估认知用户信息传输的有效吞吐量。

2.根据权利要求1所述的基于全双工的认知无线网络物理层安全传输方法，其特征在于：步骤S1中，所述主用户发射机和所述认知用户发射机均采用导频估计法分别广播导频信号。

3.根据权利要求1所述的基于全双工的认知无线网络物理层安全传输方法，其特征在于：步骤S1中，所述主用户发射机和认知用户发射机选择的信道状态最优的天线i^*和j^*的选择公式如下

其中，为所述主用户发射机的第i根天线与所述认知用户发射机之间的信道增益；为所述认知用户发射机的第j根天线与认知用户接收机之间的信道增益；为定义符号，表示所述主用户发射机的最优发射天线i^*和所述认知用户发射机的最优发射天线j^*根据此公式选择；N_P和N_S分别为所述主用户发射机和所述认知用户发射机配备的天线数目。

4.根据权利要求1所述的基于全双工的认知无线网络物理层安全传输方法，其特征在于：步骤S2中，所述认知用户发射机接收第一主用户信号的瞬时信干噪比为

其中，P为全局发射总功率；μ₁为功率分配因子；为主用户发射机选择的最优发射天线i^*与认知用户发射机之间的信道增益；σ²为噪声方差。

5.根据权利要求1所述的基于全双工的认知无线网络物理层安全传输方法，其特征在于：步骤S3中，所述认知用户接收机接收第一认知用户信号的瞬时信干噪比为

其中，为所述认知用户发射机选择的最优发射天线j^*与所述认知用户接收机之间的信道增益；为所述主用户发射机选择的最优发射天线i^*与所述认知用户接收机之间的信道增益；P为全局总发射功率；μ₁为功率分配因子；σ²为噪声方差。

6.根据权利要求1所述的基于全双工的认知无线网络物理层安全传输方法，其特征在于：步骤S3中，经最大比合并后，所述窃听用户窃听所述第一主用户信号的瞬时信干噪比为

其中，和分别为窃听用户接收所述第一主用户信号和所述第一认知用户信号所对应的信道向量；P为全局总发射功率；μ₁为功率分配因子；σ²为噪声方差。