[发明专利]联合人工噪声和功率分配的NOMA安全传输方法及系统

权利要求书

1.一种联合人工噪声和功率分配的NOMA安全传输方法，用于对信源到用户对的信号进行功率分配，所述用户对包括第一用户和第二用户，还用于向窃听者发射人工噪声防止窃听，实现信源到每个用户间的NOMA可靠安全传输，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：信源S采集能量塔PB发出的能量；

能量塔在第一时间段采用最大比例传输方法向S发送无线射频信号，S采集的能量可以表示为：E＝ηθTP₀||h_bsw||²＝ηθTP₀||h_bs||²；

其中θ代表能量采集和信息传输的时间比，是一个N×1的波束形成矩阵，(·)^H代表共轭转置运算，P₀代表能量塔在能量采集阶段的传输功率，η代表能量转换效率，h_bs代表PB到S的信道系数；

步骤2：信源利用步骤1采集到的能量通过非正交多址方式向用户对发送叠加编码信号s：

其中，s₁代表发送给第一用户的信号，s₂代表发送给第二用户的信号，α₁和α₂分别代表第一用户和第二用户的功率分配因子，α₁+α₂＝1且α₁α₂，P_t代表信源发射功率，h_bs代表能量塔到信源的信道系数；

所述的第一用户的功率分配因子α₁如式Ⅱ所示：

其中R₂代表第二用户的信号编码速率，θ代表能量采集阶段和信息传输阶段的时间比，[Φ]⁺表示取0和Φ值中的最大值，h_s1代表信源到第一用户的信道系数，h_s2代表信源到第二用户的信道系数，N₀代表高斯白噪声的方差；

步骤3：第一用户接收叠加编码信号s后，利用串行干扰消除技术消除用户间干扰后解码，第二用户接收叠加编码信号s后直接解码，同时，能量塔向窃听者发射人工噪声；

所述人工噪声s′＝Wv，其中W为能量塔到第一用户和第二用户的信道系数的零空间的正交基矩阵，v是人工噪声矩阵。

2.一种联合人工噪声和功率分配的NOMA安全传输系统，包括能量塔PB、信源S、用户对和窃听者，所述用户对包括第一用户和第二用户，所述能量塔用于在能量采集阶段发出能量，所述信源用于在信息传输阶段从能量塔处获取能量，其特征在于，所述能量塔在第一时间段采用最大比例传输方法向S发送无线射频信号，S采集的能量可以表示为：E＝ηθTP₀||h_bsw||²＝ηθTP₀||h_bs||²；其中θ代表能量采集和信息传输的时间比，是一个N×1的波束形成矩阵，(·)^H代表共轭转置运算，P₀代表能量塔在能量采集阶段的传输功率，η代表能量转换效率，h_bs代表PB到S的信道系数；

所述能量塔还用于在信息传输阶段通过发送人工噪声信号来干扰窃听者，所述信源在信息传输阶段还用于通过功率分配向第一用户和第二用户发送叠加编码信号s，所述叠加编码信号s如式Ⅰ所示：

其中，s₁代表发送给第一用户的信号，s₂代表发送给第二用户的信号，α₁和α₂分别代表第一用户和第二用户的功率分配因子，α₁+α₂＝1且α₁α₂，P_t代表信源发射功率，h_bs代表能量塔到信源的信道系数；

所述的第一用户的功率分配因子α₁如式Ⅱ所示：

其中R₂代表第二用户的信号编码速率，θ代表能量采集阶段和信息传输阶段的时间比，[Φ]⁺表示取0和Φ值中的最大值，h_s1代表信源到第一用户的信道系数，h_s2代表信源到第二用户的信道系数，N₀代表高斯白噪声的方差；

所述能量塔在信息传输阶段采用迫零法发送人工噪声信号s′，所述人工噪声s′＝Wv，其中W为能量塔到第一用户和第二用户的信道系数的零空间的正交基矩阵，v是人工噪声矩阵。