[發(fā)明專利]大規(guī)模天線陣中基于人工噪聲的竊聽編碼方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810353004.6
• 申請(qǐng)日: 2018-04-19
• 公開（公告）號(hào): CN109728865B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚培源;吳蒙
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L25/02
• 分類號(hào): H04L25/02;H04B17/336;H04B17/382;H04K3/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

1.一種大規(guī)模天線陣中基于人工噪聲的竊聽編碼方法，其特征在于，包括如下步驟：

發(fā)送者與接收者之間建立主信道，并與竊聽者之間建立竊聽信道；

根據(jù)信道估計(jì)獲取主信道CSI以及主信道和竊聽信道的發(fā)射信噪比；

根據(jù)主信道和竊聽信道的發(fā)射信噪比計(jì)算出對(duì)應(yīng)的信噪比的累計(jì)分布函數(shù)；

根據(jù)累計(jì)分布函數(shù)計(jì)算出安全吞吐量和安全中斷概率的函數(shù)，證明對(duì)于任意的功率分配因子，都存在唯一的冗余速率使安全吞吐量達(dá)到最優(yōu)；

通過黃金分割搜索法獲取最優(yōu)的冗余速率和分配因子，并通過安全吞吐量的函數(shù)求得最大的安全吞吐量，

發(fā)送者的發(fā)射信號(hào)矢量x由信息信號(hào)x_I和(N-1)×1的噪聲信號(hào)x_N組成，x_N中每個(gè)元素的方差為發(fā)送者的發(fā)射信號(hào)功率P_t中發(fā)射給主信道的功率占比為N為獨(dú)立高斯隨機(jī)變量，則主信道的信號(hào)功率為當(dāng)同時(shí)傳輸信息信號(hào)x_I和噪聲信號(hào)x_N時(shí)，可得波束賦形矩陣為：

W＝[w_I W_N]；

其中，w_I表示傳輸?shù)男畔⑿盘?hào)x_I，W_N表示傳輸?shù)脑肼曅盘?hào)x_N，矩陣對(duì)矩陣F進(jìn)行特征值分解，其中h^H是h的共軛轉(zhuǎn)置，h為主信道信道狀態(tài)信息，取最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量作為w_I，并對(duì)w_I歸一化處理使||w_I||²＝1，剩余的N-1個(gè)特征向量組成W_N,W_N的列向量形成h的零空間的正交基，即:hW_N＝0，從而可得發(fā)送者的發(fā)射信號(hào)為：

接收者收到的信號(hào)表示為：

y＝hx+n_b＝hw_Ix_I+n_b；

其中，n_b是加性高斯白噪聲，滿足則主信道的發(fā)射信噪比為：

因此，接收者的接收信噪比為||h||為歐幾里得范數(shù)；

同理，竊聽者的接收信號(hào)為：

z＝gx+n_e＝gw_Ix_I+gW_Nx_N+n_e；

其中，n_e是加性高斯白噪聲，滿足竊聽信道的發(fā)射信噪比為g為竊聽者的信道狀態(tài)信息；

發(fā)射者將人工噪聲均勻分配到W_N的每個(gè)向量上，故而可得：從而獲取竊聽者的接收信噪比為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大規(guī)模天線陣中基于人工噪聲的竊聽編碼方法，其特征在于，||h||²是N個(gè)獨(dú)立高斯隨機(jī)變量的平方和，服從卡方分布，可得接收者的接收信噪比的概率密度函數(shù)PDF為：

則累計(jì)分布函數(shù)為：

其中，N為獨(dú)立高斯隨機(jī)變量，為不完整伽瑪函數(shù)，為伽瑪函數(shù)；竊聽者的接收信噪比的累計(jì)分布函數(shù)為：