[发明专利]一种全双工通信系统实现物理层安全及功率优化的方法

摘要

本发明公开了一种全双工通信系统实现物理层安全及功率优化的方法，模型充分利用全双工通信系统同时同频的特点，无需人工噪声以及其它干扰节点的协助，进一步提高全双工基站发射效率，并在保证全双工系统信息传输达到目标安全速率的情况下，优化基站发射功率。发明的主要内容包括：构造全双工通信系统的物理层安全模型；根据系统要求的安全速率构造凸优化模型；最后利用SDP理论及S‑Procedure理论将一个不易解的非凸问题转换为一个易解的凸优化问题，从而寻找最优波束赋形向量,优化基站发射功率。该方法能在全双工系统安全传输的情况下，保证基站发射最小的功率且基站全部发射功率用于传输有效信号，从而优化全双工基站的发射功率。

主权项

1.一种全双工通信系统实现物理层安全及功率优化的方法，包括：步骤1、利用全双工系统本身同时同频产生的干扰，根据全双工通信系统基站到接收终端的信道信息h_r∈C^N×1,基站到窃听终端的信道信息h_e∈C^N×1，发送终端到窃听终端的信道信息g_e∈C^1×1，发送终端到基站的信道信息h_t∈C^1×M，按照下式得到全双工系统下行传输安全速率R_s1和上行传输安全速率R_s2；式中：N为基站发射天线数，M为基站接收天线数，N、M为大于或者等于1的正整数；w为基站发射信号的波束赋形向量；为基站到接收端的信道噪声功率，为基站到窃听端的信道噪声功率,p_t为发送端的发射功率；为发送端到基站的信道噪声，为发送端到窃听端的信道噪声；步骤2、根据上述的下行传输安全速率R_s1和上行传输安全速率R_s2构造全双工系统安全传输的优化模型P；其中，优化模型P为：P:s.t.Pr{R_s1≥R_m1}≥1‑ρPr{R_s2≥R_m2}≥1‑ρ式中，系统的下行目标安全速率为R_m1，上行目标安全速率为R_m2，预设满足目标安全速率的概率值为ρ(0≤ρ＜1)，P表示目标函数，s.t.表示约束条件，这里的凸优化问题的表述就是：在上行传输及下行传输安全的条件下最小化基站发射功率；步骤3、根据全双工系统安全传输的优化模型P寻找最优波束赋形向量。