西安电子科技大学王平获国家专利权
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龙图腾网获悉西安电子科技大学申请的专利基于SLIPT的可见光与射频混合系统安全性评估方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119628938B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-03发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411809169.1,技术领域涉及:H04L9/40;该发明授权基于SLIPT的可见光与射频混合系统安全性评估方法是由王平;杨婷;刘于熙;宋亚童;孙衍哲设计研发完成,并于2024-12-10向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于SLIPT的可见光与射频混合系统安全性评估方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于无线信息能量同传SLIPT的可见光与射频混合系统安全性评估方法,主要解决现有可见光与射频混合系统安全性评估不全面的问题。其实现方案是:发射端向合法用户和中继发送可见光信号;中继采用无线信息能量同传方式从接收到的可见光信号中分离出直流分量并进行能量收集后,以射频信号形式发送给合法用户;多个非合谋窃听者窃听射频链路的信息;根据合法用户和窃听者的信噪比计算系统的安全中断概率SOP和有效保密吞吐量EST;以是否同时满足SOP小于1和EST大于0这两个评判条件评估出系统的安全性能。本发明通过融合可见光和射频系统扩展了系统覆盖范围,能得到安全性最佳的参数设置,提升系统安全性能,可用于室内可见光通信系统设计。
本发明授权基于SLIPT的可见光与射频混合系统安全性评估方法在权利要求书中公布了:1.一种基于SLIPT的可见光与射频混合系统安全性评估方法,所述系统包括一个由多个发光二极管LED组成的发射端S、一个中继R、一个同时配备有光电探测器PD和天线的合法用户D及在发射端S光照覆盖范围之外设置的多个非合谋窃听者,其特征在于,包括如下步骤: 1发射端S向合法用户D和中继R发送可见光VL信号,在可见光通信VLC链路计算发射端S分别与合法用户D之间的信道增益和中继R之间的信道增益,并根据计算VLC链路合法用户D的信噪比; 2中继R采用无线信息能量同传SLIPT方式从接收到的可见光VL信号中分离出直流分量并进行能量收集后以射频RF信号形式发送给合法用户D,多个非合谋窃听者窃听射频RF链路的信息; 3在射频RF链路计算合法用户D的接收光信号和多个非合谋窃听者的接收光信号,并计算RF链路合法用户D的信噪比和多个非合谋窃听者的信噪比;所述计算合法用户D的接收光信号,其实现步骤包括如下: 3a中继R采用无线信息能量同传SLIPT方式从接收到的光电流中分割出直流分量后进行能量收集,得到收集到的能量: ; 其中为填充因子,表示信号的直流部分,为光电探测器PD的开路电压;表示第一个时隙的持续时间,在该时隙内发射端S向中继R发送可见光VL信号;表示第二个时隙的持续时间,在该时隙中,中继R利用收集到的能量通过射频RF链路将数据传输到接收端; 3b根据中继R收集到的能量,计算射频RF链路的发射功率:; 3c根据发射功率,计算合法用户D接收到的光信号: , 其中为合法用户D到中继R的距离,表示射频RF链路的路径损耗系数,表示中继R到合法用户D之间的射频RF链路增益,是中继R的发射信号,表示均值为0方差为的加性高斯白噪声; 4根据VLC链路合法用户D的信噪比和RF链路合法用户D的信噪比计算合法用户D的总信噪比; 5根据非合谋窃听者信噪比计算其分布的概率密度函数和累积分布函数,并计算发射端-中继-窃听者S-R-E链路窃听者的总信噪比; 6根据合法用户D总信噪比和窃听者总信噪比计算系统的安全中断概率SOP: , 其中表示某个事件的概率,,表示系统目标速率; 所述计算系统的安全中断概率,是将求解概率问题转化成求解积分的过程,其实现步骤包括如下: 6a将安全中断概率进一步转换为下式: , 其中表示某个事件的概率,,表示系统目标速率,为合法用户D的总信噪比,为发射端-中继-窃听者S-R-E链路窃听者的总信噪比; 6b根据合法用户D的总信噪比,计算其概率密度函数: , 其中,,,,、分别为可见光通信VLC链路合法用户D信噪比的最小值和最大值,为合法用户D到中继R的距离,表示射频RF链路的路径损耗系数,为合法用户D加性高斯白噪声的方差,为射频RF链路的发射功率,表示合法用户D可以活动范围的半径,代表朗伯发射系数,表示发射端S到中继R的距离,表示光电探测器PD的光电转换效率,表示发射端S处发光二极管LED的总个数,表示单个LED的发射光功率,表示调制后的电源信号的峰值幅度,表示合法用户D的噪声功率,表示光电探测器PD的有效发射面积,代表光电探测器PD处光滤波器的增益,表示光电探测器PD处聚光器的增益; 6c根据发射端-中继-窃听者S-R-E链路窃听者的总信噪比,计算其累积分布函数: , 其中,为非合谋窃听者到中继R的距离,为非合谋窃听者加性高斯白噪声的方差,表示非合谋窃听者信道功率增益的期望,为非合谋窃听者的总个数; 6d计算取时发射端-中继-窃听者S-R-E链路窃听者总信噪比的累积分布函数: , 6e利用步骤6b得到的合法用户D总信噪比的概率密度函数和步骤6d得到的发射端-中继-窃听者S-R-E链路窃听者总信噪比的累积分布函数,将求解概率问题转化成如下求解积分的过程: ; 6f将步骤6e的结果代入步骤6a,计算系统安全中断概率SOP: ; 7根据安全中断概率SOP和目标速率,计算系统的有效保密吞吐量EST:; 8根据安全中断概率SOP和有效保密吞吐量EST这两个参数判断所述可见光与射频混合系统的安全性能: 若SOP值小于1,且EST值大于0,则系统安全; 若有一个条件不满足,则系统不安全; 9仿真系统在不同参数设置下的安全中断概率SOP和有效保密吞吐量EST的值,选取SOP值最小、EST值最大的系统参数,作为可见光与射频混合系统最佳安全性能的参数设置。
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