[发明专利]公共交通中基于协作干扰的无线物理层安全增强方法

权利要求书

1.公共交通中基于协作干扰的无线物理层安全增强方法，其特征在于包含以下步骤：

S1：基站在将秘密消息传递给位于公共交通车厢内的目标用户之前，会利用现有的信道估计技术实时地获取主信道(基站和目标用户之间的信道)与窃听信道(基站与窃听者之间的信道)的信道状态信息。同时，安装在车厢内的功率发射器先给协作节点进行充电，协作节点由固定的协作节点和移动的协作节点组成，其中固定的协作节点是安装在车厢内部的干扰装置，而移动的协作节点可以看作乘客携带的移动通讯设备，然后每个协作节将收获的功率和干扰信道(协作节点分别与目标用户以及与窃听者之间的信道)的信道状态信息报告给基站。基站根据以上这些信息建立优化问题，这个优化问题的目标函数是最大化安全速率，优化目标是波束成形向量和干扰协方差矩阵，约束包括基站发射秘密信号的功率不超过最大的发射功率和每个协作节点发射干扰信号的功率不超过其所收获的功率。

S2:由于安全速率最大化问题很难直接处理，故将其转换为一个新问题，即在窃听者的信干噪比(SINR)低于系统给定阈值的约束下，最大化目标用户的SINR。

S3：将目标用户的SINR的最优化问题中的优化变量用一个新的优化变量替换，从而引入了秩1的等式约束，最大化目标用户的SINR问题转换为新的等价问题。

S4：去除S3中等价问题的秩1约束，并通过Charnes-Cooper变换，等价问题转换为半正定规划问题。

S5：利用CVX工具来解决半正定规划问题，然后通过半正定规划问题的解推出使得安全速率最大的波束成形向量和干扰协方差矩阵。

2.如权利要求1所述的公共交通中基于协作干扰的无线物理层安全增强方法，所述步骤S3进一步包括：在最大化目标用户的SINR的问题中，我们用新的优化变量V代替波束成形向量v,即V＝vv^H，并引入了rank(V)＝1的等式约束，原问题从而变成了一个新的等价问题。

3.如权利要求1所述的公共交通中基于协作干扰的无线物理层安全增强方法，所述步骤S4进一步包括：由于等式约束rank(V)＝1使得问题难以求解，于是去除该约束，新的等价问题变成了半正定松弛问题。由于半正定松弛问题中的目标函数是拟凸的，故通过Charnes-Cooper变换，即引入松弛变量，将拟凸优化问题转换为凸优化问题，这里的凸优化问题也是标准的半正定规划问题。