[发明专利]5G通信系统中基于下行反馈辅助的上行安全传输方法

权利要求书

1.一种5G通信系统中基于下行反馈辅助的上行安全传输方法，其特征在于，所述5G通信系统包含有一个单天线用户节点Alice，一个M根天线基站节点Bob，以及一个单天线无源窃听节点Eve；所述5G通信系统中基于下行反馈辅助的上行安全传输方法包括以下步骤：

步骤1，单天线用户节点Alice向基站节点Bob发送包含有反馈信号发射请求信息和导频序列信息的混合信息；基站节点Bob利用导频序列信息估计出从单天线用户节点Alice到基站节点Bob的M维列向量信道信息；

步骤2，基站节点Bob利用估计出的小尺度信道信息h_AB，设计出安全传输第一阶段的M维反馈信号矢量为其中β∈(0,1)为预先设定的人工干扰反馈信号和人工噪声反馈信号之间的功率分配因子，P_B为基站节点Bob的信号发射功率，表示下行反馈链路最大比发射的波束形成权值矢量，z为分布满足零均值单位方差的随机复高斯AI信号，表示基站节点Bob到单天线用户节点Alice小尺度信道的零空间矩阵且Ψ^HΨ＝I，为M-1维随机AN信号列矢量，矢量的每个随机元素均相互独立地服从均值为0方差为1的复高斯分布；

步骤3，单天线用户节点Alice和窃听节点Eve分别完成对基站节点Bob反馈信号的接收：单天线用户节点Alice在安全传输第一阶段接收到的信号为其中r代表单天线用户节点Alice与基站节点Bob之间的距离，α表示无线信道大尺度衰落的路径衰减因子，α≥2；n_A为单天线用户节点Alice处的接收噪声；对应地，窃听节点Eve在安全传输第一阶段接收到的信号为其中r_BE表示基站节点Bob到窃听节点Eve之间的距离，代表窃听节点Eve到基站节点Bob之间的小尺度衰落信道，为窃听节点Eve处的接收噪声；

步骤4，在安全传输的第二阶段，单天线用户节点Alice设计并广播信号这里η∈(0,1)表示保密信号s与归一化干扰信号之间的功率分配因子，P_A代表单天线用户节点Alice端信号发射功率，为随机噪声n_A的方差；

步骤5，基站节点Bob和窃听节点Eve分别完成对单天线用户节点Alice广播信号的接收：基站节点Bob在安全传输第二阶段接收到的矢量混合信号为其中n_B表示基站节点Bob处的接收噪声；相应地，窃听节点Eve在安全传输第二阶段接收到的标量混合信号为其中r_AE代表单天线用户节点Alice和窃听节点Eve之间的距离，表示单天线用户节点Alice和窃听节点Eve之间的小尺度衰落信道，为窃听节点Eve在安全传输第二阶段的接收噪声。

2.根据权利要求1所述的一种5G通信系统中基于下行反馈辅助的上行安全传输方法，其特征在于，当进行到下一保密信号的传输阶段时，自动重复步骤1到步骤5中的过程。

3.根据权利要求1所述的一种5G通信系统中基于下行反馈辅助的上行安全传输方法，其特征在于，M≥3。

4.根据权利要求1所述的一种5G通信系统中基于下行反馈辅助的上行安全传输方法，其特征在于，步骤5中，基站节点Bob利用最大似然检测方法，从y_B中准确地估计出保密信号s；其中，y_B为Bob消除自身所发AI信号z并对Bob在安全传输第二阶段接收到的矢量信号y_B²作最大比合并接收操作，得到接收信号y_B：