[發明專利]軟件無線電MISO系統的人工噪聲實現方法

有效

• 申請號: 201911032014.0
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN110798282B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 孟維曉;閆富朝;王斌;李志強;劉怡良;韓帥
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學;中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: H04K1/02
• 分類號: H04K1/02;H04L1/00;H04L1/06;H04B7/0426;H04W52/42
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 劉景祥

1.一種基于軟件無線電的人工噪聲輔助的MISO系統的驗證平臺實現方法，其特征在于，所述驗證平臺包括發射端、合法接收端和非法竊聽端，發射端對保密數據進行卷積編碼，并經過QPSK調制和STBC空時編碼，然后利用合法接收端信道估計反饋回來的信道信息找到發射端與合法接收端之間的零空間，并基于零空間內產生的人工噪聲，最后將人工噪聲和STBC空時編碼后的保密數據一起發射出去，合法接收端和非法竊聽端相應地進行空時解碼，解調和卷積解碼；

所述實現方法為先利用空時分組碼STBC技術對保密數據進行編碼，再利用通過反饋回來的信道信息找到信道的零空間添加人工噪聲AN，然后把人工噪聲AN和編碼后的信息一起發出去；

所述合法接收端y_B和非法竊聽端y_e的接收信號分別表示為

y_B＝H_Bx_k+n_k

＝H_Bs_k+n_k

y_e＝H_ex_k+e_k

＝H_es_k+H_ew_k+e_k

其中n_k和e_k分別代表合法接收端和非法竊聽端的高斯白噪聲，且兩者滿足為發射端到合法接收者之間的信道矩陣，w_k即實際發射的人工噪聲信號；s_k代表需要發送的有用信號，且s_k和w_k都是N_t×1的向量；x_k代表發射端最終的發送信號；為發射端與非法竊聽者之間信道矩陣；

發射端的功率約束為P，分配給有用信號的功率是θP，分配給人工噪聲的功率為(1-θ)P，合法接收端的信干噪比SINR_B，非法竊聽端的信干噪比SINR_e分別表示為

其中，和分別是合法接受端和非法竊聽端的高斯白噪聲功率。

2.根據權利要求1所述方法，其特征在于，w_k存在于H_B的零空間，因此有，

H_Bw_k＝0

為發射端到合法接收者之間的信道矩陣，w_k即實際發射的人工噪聲信號，Z_k代表H_B的零空間的正交基，則

w_k＝Z_kv_k，且

發射端最終的發送信號表示為

x_k＝s_k+w_k

s_k代表需要發送的有用信號，且s_k和w_k都是N_t×1的向量。

3.根據權利要求1所述方法，其特征在于，合法接收端用戶的瞬時保密速率表示為，

R(θ)＝[log₂(1+SINR_B)-log₂(1+SINR_e)]⁺

對于一個1×n的循環對稱復高斯向量h和一個獨立的n×1的向量x，有E(||hx||²)＝1；依據此定理，簡化式子：

進一步簡化為，

其中

由于H_B和H_e是隨機產生的信道，當不考慮波束成形時，對于發射端到合法接收端和發射端到非法竊聽端之間的信道狀態是等價的，因此γ_B＝γ_e，易知，當θ＝1/2時，用戶的保密速率取到最大。