能源的巨大消耗、频谱资源的匮乏、信息传输的安全问题均是制约着无线通信技术发展的重要原因。能量采集技术可以在一定程度上减缓通信系统对传统能源的消耗,同时可以延长无法更换电源场景下通信设备的寿命。认知无线电技术可以有效地提高频谱的利用率,解决频谱资源匮乏的问题。在认知网络中,认知用户发送信息的功率及时间多数情况下会受到一定的限制,因此其发送端十分适合运用能量采集技术,即可以节能又提高了频谱的利用率。但能量采集的运用使得其安全问题更加突出。物理层安全无需密钥,而是通过利用无线信道的时变性,在物理层上实现安全通信,是实现安全通信极有价值的研究方向,运用物理层安全技术可以保证基于能量采集的认知网络的通信安全。本文将针对基于能量采集技术的认知无线电网路的物理层安全性能进行建模与分析,并应用天线选择技术提高系统的物理层安全性能。主要研究内容如下:1.本文对基于能量采集的认知无线电系统中物理层安全性能进行了数学建模与理论分析。所建系统模型由一对主用户、一对认知用户和存在于认知用户接收端附近的窃听节点构成。考虑因某种原因(如电池耗尽等),认知用户无固定的能量供应,需要从主用户发送的无线信号中采集能量,并用其发送信息。文中推导出认知用户网络的安全中断概率的闭式解析表达式。仿真结果验证了理论分析的正确性,表明认知用户网络的安全性能除受各个信道的状况影响外,同时受主用户发送功率和干扰温度门限的影响。并分析在认知用户传输信息时间受限的情况下,采集能量时间与发送信息时间的合理分配。2.分集技术和天线选择技术可以很好的提升无线通信系统的通信性能。本文假定认知用户的发送端和接收端分别应用了发送天线选择技术与最大比合并技术,针对不同天线选择策略下系统的物理层安全性能分析,分别推导出不同发送天线选择策略下系统的准确及渐近的安全中断概率的闭式解析表达式,并得到系统的安全分级阶数及安全分集增益。3.发送天线选择策略的实现,需要在发送端获得接收端反馈的信道状态信息的前提下进行。当反馈是无时延、无错误时,发送端可以选择当前策略下最优的天线进行传输。然而,在实际环境中,由于信息反馈延时、信道估计误差等因素的影响,理想的反馈是很难实现的,这将导致发送端拥有的信道状态信息已经过时。在信道状态信息已经过时的情况下,针对发送天线选择策略下的认知用户网络的物理层安全性能进行研究,并分析延时参数对系统安全性能的影响。