[發明專利]一種可實現物理層安全傳輸的波束成型方法

有效

• 申請號: 201611186099.4
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106712823B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 高洋;葛建華;高宏偉;高明;劉剛;李毅;張南
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08;H04L27/34
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種可實現物理層安全傳輸的波束成型方法，其特征在于，所述可實現物理層安全傳輸的波束成型方法包括以下步驟：

步驟一，根據網絡規劃的要求，為源節點S分配K個中繼節點；

步驟二，源節點S分別估計源節點到目的節點S→D直傳鏈路和源節點到中繼節點S→R_k中繼鏈路的信道衰落矢量；

步驟三，源節點S根據S→R_k中繼鏈路的信道增益選擇一個最佳的中繼節點R^*；

步驟四，源節點S對發送的比特信息進行星座映射；

步驟五，源節點S對發送信號進行波束成型并向中繼節點R^*和目的節點D廣播；

步驟六，中繼節點R^*將接收信號進行放大并轉發至目的節點D；

步驟七，目的節點D對源節點S和中繼節點R^*發送的信號進行合并檢測和判決；

根據網絡規劃的要求，為源節點S分配K個中繼節點與目的節點D進行協作通信，其中，K個中繼節點構成集合R＝{R₁,…,R_k,…,R_K}且k＝1,2,…K；

根據衰落信道的互易性，源節點S利用目的節點D和中繼節點R_k的反饋信號，分別估計S→D直傳鏈路的信道衰落矢量h_SD和S→R_k中繼鏈路的信道衰落矢量其中k＝1,2,…K。

2.如權利要求1所述的可實現物理層安全傳輸的波束成型方法，其特征在于，所述步驟三具體包括：

第一步，源節點S計算S→R_k中繼鏈路的信道增益其中|| ||表示求向量的長度且k＝1,2,…K；

第二步，源節點S比較K個中繼節點的信道增益Γ_k，從中繼集合R中選擇信道增益最大的一個中繼節點，將該選擇的中繼節點和相應的中繼鏈路的信道衰落矢量分別標記為R^*和

3.如權利要求2所述的可實現物理層安全傳輸的波束成型方法，其特征在于，所述步驟五具體包括：

第一步，利用得到的h_SD和源節點S計算發送信號的波束成形矢量，即和其中，()^H表示求矩陣或向量的共軛轉置，()^⊥表示求向量的正交向量，P_S為源節點的發射功率；

第二步，源節點S將發送信號分解為實部和虛部，然后分別進行波束成形，即x_S＝ω_Rs_R+jω_Is_I，其中，s_R和s_I分別是發送信號的實部和虛部。

4.如權利要求3所述的可實現物理層安全傳輸的波束成型方法，其特征在于，所述步驟六具體包括：

第一步，中繼節點R^*計算接收信號的功率歸一化因子，即其中，為中繼節點R^*的接收信號，為中繼節點R^*的發射功率，Re{}表示取復信號的實部；

第二步，中繼節點R^*利用β對發送信號進行功率歸一化，然后將信號放大轉發至目的節點，所以中繼節點R^*的發送信號為

5.如權利要求4所述的可實現物理層安全傳輸的波束成型方法，其特征在于，所述步驟七具體包括：

第一步，目的節點D將接收信號寫成向量的形式，即y_D＝[y_D1,y_D2]^T，其中y_D1和y_D2分別表示目的節點D對S→D鏈路和R^*→D鏈路的接收信號；

第二步，目的節點D計算S→D鏈路和S→R^*→D鏈路聯合的等效信道矩陣，即：

第三步，利用最小均方誤差準則，目的節點D對接收信號進行合并檢測，合并檢測的輸出信號為：

其中，和表示目的節點D對源節點S發送信號的實部和虛部的估計，表示R^*→D鏈路的信道衰落系數，N₀表示目的節點D的接收高斯白噪聲的方差，| |表示求復數的模，()^-1表示求矩陣的逆；

第四步，目的節點D對合并檢測的輸出結果進行判決從而得到源節點S發送的比特信息。