[发明专利]大规模天线阵中基于人工噪声的窃听编码方法

权利要求书

1.一种大规模天线阵中基于人工噪声的窃听编码方法，其特征在于，包括如下步骤：

发送者与接收者之间建立主信道，并与窃听者之间建立窃听信道；

根据信道估计获取主信道CSI以及主信道和窃听信道的发射信噪比；

根据主信道和窃听信道的发射信噪比计算出对应的信噪比的累计分布函数；

根据累计分布函数计算出安全吞吐量和安全中断概率的函数，证明对于任意的功率分配因子，都存在唯一的冗余速率使安全吞吐量达到最优；

通过黄金分割搜索法获取最优的冗余速率和分配因子，并通过安全吞吐量的函数求得最大的安全吞吐量，

发送者的发射信号矢量x由信息信号x_I和(N-1)×1的噪声信号x_N组成，x_N中每个元素的方差为发送者的发射信号功率P_t中发射给主信道的功率占比为N为独立高斯随机变量，则主信道的信号功率为当同时传输信息信号x_I和噪声信号x_N时，可得波束赋形矩阵为：

W＝[w_I W_N]；

其中，w_I表示传输的信息信号x_I，W_N表示传输的噪声信号x_N，矩阵对矩阵F进行特征值分解，其中h^H是h的共轭转置，h为主信道信道状态信息，取最大特征值对应的特征向量作为w_I，并对w_I归一化处理使||w_I||²＝1，剩余的N-1个特征向量组成W_N,W_N的列向量形成h的零空间的正交基，即:hW_N＝0，从而可得发送者的发射信号为：

接收者收到的信号表示为：

y＝hx+n_b＝hw_Ix_I+n_b；

其中，n_b是加性高斯白噪声，满足则主信道的发射信噪比为：

因此，接收者的接收信噪比为||h||为欧几里得范数；

同理，窃听者的接收信号为：

z＝gx+n_e＝gw_Ix_I+gW_Nx_N+n_e；

其中，n_e是加性高斯白噪声，满足窃听信道的发射信噪比为g为窃听者的信道状态信息；

发射者将人工噪声均匀分配到W_N的每个向量上，故而可得：从而获取窃听者的接收信噪比为：

2.根据权利要求1所述的一种大规模天线阵中基于人工噪声的窃听编码方法，其特征在于，||h||²是N个独立高斯随机变量的平方和，服从卡方分布，可得接收者的接收信噪比的概率密度函数PDF为：

则累计分布函数为：

其中，N为独立高斯随机变量，为不完整伽玛函数，为伽玛函数；窃听者的接收信噪比的累计分布函数为：