[发明专利]一种优化功率资源的鲁棒性无线通信安全传输方法

摘要

一种优化功率资源的鲁棒性无线通信安全传输方法，包括一个信息的发送者，一个合法接收者以及多个非法窃听者，其中发送者与窃听者均装备有多天线，而接收者仅装备单天线。在信息发送者处引入人工噪声，通过联合优化有用信息的波束成型向量与人工噪声的波束成型矩阵，在满足安全通信要求的基础上使得发送者的发送功率最小。本发明针对窃听信道估计存在误差的情况，所提出的安全传输策略对信道估计误差具有鲁棒性。本发明在实现可靠安全通信的同时，能够显著提高信息发送者功率资源的使用效率。

主权项

1.一种优化功率资源的鲁棒性无线通信安全传输方法，无线通信系统包括一个信息发送者节点T，一个信息的合法接收者节点R，以及K个窃听者节点E_k,k＝1,2,...,K,其特征是窃听者采用被动窃听的方式，节点T装备有N_T根发送天线，节点R装备一根接收天线，节点E_k装备有根接收天线，N_T＞1，节点T在向节点R发送有用信号的同时发送人工噪声AN，面对多个多天线的窃听者以及存在估计误差的窃听信道，通过对发送的有用信号以及AN进行波束成型设计，在满足安全通信的基础上最优化发送功率，提高发送功率的使用效能，具体为：设定节点R的最小信干噪比Γ_r，满足为E_k处的最大信干噪比，根据物理层安全传输原理，此时无线通信系统可以获得一个稳定的安全容量并且实现安全通信；通过设计有用信号的波束成型向量w与人工噪声AN的波束成型矩阵Z，使得发送者在满足安全通信的基础之上所发送的信号功率最小，即：s.t.SINRr(w,Qz)≥ΓrQz≥0Q_z＝ZZ^H，Tr(·)表示矩阵的迹，SINR_r(w,Q_z)为节点R的信干噪比，为节点E_k的信干噪比，Q_z≥0表示矩阵Q_z是半正定的；此时求解得到Z和w对应的最优解QZ*与W*，其中满足rand(W*)＝1，rand(W*)表示矩阵W*的秩，对W*进行特征值分解得到一个非零的特征值ηW*及其对应的特征向量λW*，发送端有用信号的最优波束成型向量即为：AN的最优波束成型矩阵则为：