[發(fā)明專利]基于零空間增強(qiáng)物理層安全的協(xié)作波束形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310247967.5
• 申請(qǐng)日: 2013-06-20
• 公開（公告）號(hào): CN103354463A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葛建華;林梅露;高明;楊燁;岳安軍;程勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/04
• 分類號(hào): H04B7/04;H04B7/14
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于零空間增強(qiáng)物理層安全的協(xié)作波束形成方法，包括以下步驟：

1）協(xié)作中繼在兩階段進(jìn)行傳輸：

1a）在第一階段，源節(jié)點(diǎn)向所有的中繼節(jié)點(diǎn)廣播機(jī)密信息，中繼節(jié)點(diǎn)接收的信號(hào)為y_r；

1b）在第二階段，中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)接收到的信號(hào)y_r進(jìn)行加權(quán)處理，得到待轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)x_r(w)＝D(y_r)w，其中w為需要設(shè)計(jì)的中繼波束成形權(quán)向量，D(·)表示將向量變換成對(duì)角矩陣；

1c）目的節(jié)點(diǎn)和竊聽節(jié)點(diǎn)接收中繼轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)的信號(hào)，記目的節(jié)點(diǎn)接收的信號(hào)為y_d(w)，記第j個(gè)竊聽節(jié)點(diǎn)接收的信號(hào)為y_e,j(w)，E表示含有所有竊聽節(jié)點(diǎn)的集合，M表示竊聽節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；

2）根據(jù)上述接收信號(hào)y_d(w)和y_e,j(w)，計(jì)算目的節(jié)點(diǎn)的接收信噪比γ_d(w)和第j個(gè)竊聽節(jié)點(diǎn)的接收信噪比γ_e,j(w)；

3）根據(jù)上述接收信噪比γ_d(w)和γ_e,j(w)，計(jì)算目的節(jié)點(diǎn)的安全速率Rs(w)=12minj{log(1+γd(w))-log(1+γe,j(w))};]]>

4）根據(jù)步驟1b）中的待轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)x_r(w)，計(jì)算中繼節(jié)點(diǎn)總功率的消耗||x_r(w)||²和第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)自身功率的消耗|x_r,i(w)|²，并將||x_r(w)||²≤P_tot和|x_r,i(w)|²≤P_i作為設(shè)計(jì)中繼波束成形權(quán)向量的功率約束條件，其中x_r,i(w)表示x_r(w)的第i個(gè)元素，P_tot是所有中繼節(jié)點(diǎn)總的功率閾值，P_i是第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)自身的功率閾值，該P(yáng)_tot和P_i均由實(shí)際協(xié)作通信系統(tǒng)設(shè)定產(chǎn)生，C表示含有所有中繼節(jié)點(diǎn)的集合，K表示竊聽節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)；

5）計(jì)算所有竊聽節(jié)點(diǎn)等效信道矩陣的零空間U，將w＝Uv作為設(shè)計(jì)中繼波束成形權(quán)向量的空間約束條件，利用該空間約束w將上述R_s(w)、||x_r(w)||²和|x_r,i(w)|²改寫為R_s(v)、||x_r(v)||²和|x_r,i(v)|²，并將對(duì)w的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為對(duì)v的設(shè)計(jì)；

6）在滿足上述||x_r(v)||²≤P_tot和|x_r,i(v)|²≤P_i的約束下，設(shè)計(jì)向量v，使得安全速率R_s(v)最大化，得到最優(yōu)設(shè)計(jì)v^*，并根據(jù)步驟5）中w＝Uv的空間約束，得到最優(yōu)波束成形權(quán)向量為w^*＝Uv^*；

7）根據(jù)最優(yōu)波束成形權(quán)向量w^*，將w^*中的第i個(gè)元素分配給第i個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)。