[发明专利]人工噪声和自干扰迫零联合预编码全双工传输方法

说明书

本发明提供一种人工噪声和自干扰迫零联合预编码的全双工传输方法，包括信源、中继以及信宿，包括如下步骤：步骤10、信源采用人工噪声预编码的方式发送需要传输的原始信号给中继；步骤20、中继接收信源发送的原始信号，并把原始信号处理为中继接收信号向量；步骤30、中继使用人工噪声预编码与自干扰迫零技术把中继接收信号向量转为中继发送信号向量，再把中继发送信号向量发送给信宿；步骤40、信宿采用最大比合并的方式进行中继发送信号向量的接收。本发明提升存在窃听者的多天线中继无线通信系统的安全性能，同时降低传输系统的实现复杂度。

技术领域

本发明涉及无线通信和物理层安全领域，尤其涉及一种人工噪声和自干扰迫零联合预编码全双工传输方法。

背景技术

传统的多天线全双工中继安全传输系统，窃听者可以窃听来自信源和中继的有用信号，为了降低窃听节点对有用信号的窃听，需要设计合适的发送和接收波束形成向量，通常采用两种方案：1)在合法节点已知窃听信道的信道状态信息(CSI，即Channel StateInformation:信道状态信息，在无线通信领域，所谓的CSI，就是通信链路的信道属性。它描述了信号在每条传输路径上的衰弱因子，即信道增益矩阵H中每个元素的值，如信号散射、环境衰弱、距离衰减等信息。CSI可以使通信系统适应当前的信道条件，在多天线系统中为高可靠性高速率的通信提供了保障。)时，通过最优化理论设计最优波束形成向量，实现安全速率的最大化，该方案尽管能实现最优性能，但是存在实现复杂度大的缺陷；2)在合法节点未知窃听信道的信道状态信息(CSI)时，采用人工噪声预编码低复杂度方案，干扰窃听者的窃听信道传输速率，但是未能有效抑制全双工中继的自干扰，随着中继发送功率的增大，安全速率增加不明显。

发明内容

本发明要解决的技术问题，在于提供一种人工噪声和自干扰迫零联合预编码全双工传输方法，在合法节点未知窃听信道的信道状态信息(CSI)的情况下，为提升存在窃听者的多天线中继无线通信系统的安全性能，同时降低传输系统的实现复杂度。

本发明是这样实现的：

一种人工噪声和自干扰迫零联合预编码的全双工传输方法，包括信源、中继以及信宿，包括如下步骤：

步骤10、信源采用人工噪声预编码的方式发送需要传输的原始信号给中继；

步骤20、中继接收信源发送的原始信号，并把原始信号处理为中继接收信号向量；

步骤30、中继使用人工噪声预编码与自干扰迫零技术把中继接收信号向量转为中继发送信号向量，再把中继发送信号向量发送给信宿；

步骤40、信宿采用最大比合并的方式进行中继发送信号向量的接收。

进一步地，所述步骤10中，信源采用人工噪声预编码的方式传输原始信号，其原始信号具体表示为：

其中，x为保密信号，P_A为信源的发送总功率，ρ为信源的发送总功率P_A分配给保密信号的比例因子，表示与H_AR的最大右特征向量相匹配的向量，为某矩阵的最大右特征向量的计算符号，H_AR为信源至中继的信道矩阵，v₁为人工噪声干扰信号，其中每个元素为单位方差复高斯随机变量，W_A为的零空间的正交基，即：为H_AR的共轭转置，N_A为信源配置的天线数量。

进一步地，所述步骤20中，中继接收原始信号形成中继接收信号向量，中继接收信号向量具体表示为：

y_R＝H_ARx_A+H_RRx_R+n_R (2)