[发明专利]基于人工噪声的NOMA全双工用户协作保密传输方法

权利要求书

1.基于人工噪声的NOMA全双工用户协作保密传输方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：基站向外广播带有人工噪声干扰的叠加信号x；

S2：只有用户2采用全双工模式，其他节点采用半双工模式；用户1接收基站广播的带人工干扰信号y₁；用户2在同一时隙会接收到两种信号，一种信号是基站向其发射的信号，另一种信号是用户2的残余自干扰，用户2接收到的信号用y₂表示；

S3：用户接收信号的同时，窃听者也窃听到基站发出的叠加信号，获得窃听者信号的加性高斯白噪声Additive White Gaussian Noise，AWGN和信干噪比Signal toInterference plus Noise Ratio,SINR；

S4：用户2采用无线携能通信技术，其接收端采用同时实现能量收集和信息解码的功率分配架构，先从叠加信号中解码用户1的消息x₁再解码得到自身的消息x₂，并利用所获得的能量通过协作链路将得到的用户1的消息转发给用户1，以及求用户2处消息x₁和消息x₂的信干噪比；

S5：用户1利用最大比组合方法Maximal Ratio Combining,MRC合并分别从基站和用户2处接收到的属于自身的消息，求用户1接收到的信息的信干噪比；

S6：通过用户及窃听者的信干噪比，定义用户1、用户2的保密速率R₁和R₂；所述步骤S6中，定义的用户1、用户2的保密速率R₁和R₂表示为：

R₁＝min{log₂(1+SINR_1,x1),log₂(1+SINR_2,x1)}-log₂(1+SINR_e,x1)

R₂＝log₂(1+SINR_2,x2)-log₂(1+SINR_e,x2)

其中，SINR_1,x1表示用户1处消息x₁的信干噪比SINR,SINR_2,x1表示用户2处消息x₁的SINR,SINR_2,x2表示用户2处消息x₂的SINR,SINR_e,x1表示窃听者处消息x₁的SINR,SINR_e,x2表示窃听者处消息x₂的SINR；

S7：以最小化基站发射功率的目的，同时又保证用户1、用户2保密速率要求，设计建立相应的优化问题P1并对其进行优化，具体的首先通过半定松弛方法对原优化问题进行重构，然后利用连续凸逼近迭代算法求解重构后的优化问题；所述步骤S7中优化问题P1表示为：

(P1):

约束条件:C1:R₁≥γ₁

C2:R₂≥γ₂

C3:0≤β＜1

C4:S≥0

P_t≤βξ[Tr((W₁+W₂+S)H₂)]+P_t|h_rr|²

其中，w₁,w₂分别为用户1和2的发射波束形成器，且P_t表示用户2的发射功率，S为待设计的人工噪声协方差矩阵，β∈[0,1]为能量收集的比重，ξ是能量转化效率；γ₁、γ₂为用户1、用户2要求的最低保密速率阈值；约束C1保证消息x₁在用户1、用户2处的保密传输，约束C2保证消息x₂在用户2处的保密传输；为用户2的残余自干扰；是基站和用户2之间的信道脉冲响应矢量，H表示共轭转置。