[发明专利]基于零空间投影的全双工保密通信系统发射预编码方法

摘要

本发明公开了一种基于零空间投影的全双工保密通信系统发射预编码方法，该全双工保密通信系统包括第一信源、第二信源和窃听者，该方法包括：发射预编码矩阵零空间投影步骤、第一奇异值矩阵更新步骤、第二奇异值矩阵更新步骤、安全和速率计算步骤以及发射预编码矩阵输出步骤。

主权项

1.一种基于零空间投影的全双工保密通信系统发射预编码方法，所述全双工保密通信系统包括第一信源、第二信源和窃听者，其特征是，所述方法包括：发射预编码矩阵零空间投影步骤：将第一信源的发射预编码矩阵和第二信源的发射预编码矩阵分别投影到其自干扰信道的零空间，以得到第一奇异值矩阵和第二奇异值矩阵；第一奇异值矩阵更新步骤：将第二奇异值矩阵保持不变，对第一奇异值矩阵进行更新；第二奇异值矩阵更新步骤：将第一奇异值矩阵保持不变，对第二奇异值矩阵进行更新；安全和速率计算步骤：根据一轮更新得到的第一奇异值矩阵和第二奇异值矩阵计算全双工保密通信系统的安全和速率；以及发射预编码矩阵输出步骤：当最近两次计算得到的全双工保密通信系统的安全和速率的差值不超过预先设定的门限值时，用最近一轮更新得到的第一奇异值矩阵和第二奇异值矩阵计算第一信源的发射预编码矩阵和第二信源的发射预编码矩阵；其中，所述发射预编码矩阵零空间投影步骤进一步包括：分别计算第一信源的自干扰信道的零奇异值所对应的第一奇异向量和第二信源的自干扰信道的零奇异值所对应的第二奇异向量；根据下列公式计算固定量的值： h ‾ a b = U 1 H h a b σ b , h ‾ b a = U 2 H h b a σ a , h ‾ a e = U 1 H h a e σ e , h ‾ b e = U 2 H h b e σ e ; ]]>其中，hab为第一信源到第二信源的传输信道矢量，hae为第一信源到窃听者的传输信道矢量；hba为第二信源到第一信源的传输信道矢量，hbe为第二信源到窃听者的传输信道矢量；σa为第一信源的接收端噪声标准差，σb为第二信源的接收端噪声标准差，σe为窃听者的接收端噪声标准差；为第一奇异向量U1的共轭转置，为第二奇异向量U2的共轭转置；以及根据第一奇异向量U1计算第一信源的发射预编码矩阵Qa的第一奇异值矩阵χa，并根据第二奇异向量U2计算第二信源的发射预编码矩阵Qb的第二奇异值矩阵χb；所述第一奇异值矩阵更新步骤进一步包括：计算对矩阵进行特征值分解，得到其最大特征值对应的特征向量q；计算其中，表示第k轮更新得到的第二奇异值矩阵，Pa为第一信源的最大发射功率，表示第k+1轮更新得到的第一奇异值矩阵，表示第k轮更新得到的第一奇异值矩阵。