[發明專利]大規模天線陣中基于人工噪聲的竊聽編碼方法

有效

• 申請號: 201810353004.6
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN109728865B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 姚培源;吳蒙
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04L25/02
• 分類號: H04L25/02;H04B17/336;H04B17/382;H04K3/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽

1.一種大規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；

根據信道估計獲取主信道CSI以及主信道和竊聽信道的發射信噪比；

根據主信道和竊聽信道的發射信噪比計算出對應的信噪比的累計分布函數；

根據累計分布函數計算出安全吞吐量和安全中斷概率的函數，證明對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到最優；

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

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

W＝[w_I W_N]；

其中，w_I表示傳輸的信息信號x_I，W_N表示傳輸的噪聲信號x_N，矩陣對矩陣F進行特征值分解，其中h^H是h的共軛轉置，h為主信道信道狀態信息，取最大特征值對應的特征向量作為w_I，并對w_I歸一化處理使||w_I||²＝1，剩余的N-1個特征向量組成W_N,W_N的列向量形成h的零空間的正交基，即:hW_N＝0，從而可得發送者的發射信號為：

接收者收到的信號表示為：

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；

同理，竊聽者的接收信號為：

z＝gx+n_e＝gw_Ix_I+gW_Nx_N+n_e；

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

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

2.根據權利要求1所述的一種大規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個獨立高斯隨機變量的平方和，服從卡方分布，可得接收者的接收信噪比的概率密度函數PDF為：

則累計分布函數為：

其中，N為獨立高斯隨機變量，為不完整伽瑪函數，為伽瑪函數；竊聽者的接收信噪比的累計分布函數為：