[发明专利]通信系统物理层性能优化方法、装置、设备及存储介质

权利要求书

1.一种电力线载波通信系统物理层安全性能优化方法，其特征在于，包括：

基于预设电力线载波通信系统、结合全双工技术、非完美信道和位置干扰源增强算法的鲁棒性、人工噪声，以安全速率为优化目标，生成优化问题；

其中，所述电力线载波通信系统包括源节点、中继节点、目的节点和窃听用户；所述优化问题的目标函数为：

其中，η_D和η_E表示目的节点和窃听用户的信噪比，可以分别表示为：

其中，θ为人工噪声协方差矩阵；C_D为所述中继节点到所述目的节点的信道；C_E为所述中继节点到所述窃听用户的信道；g_D为未知干扰对目的节点的信道影响；g_E为未知干扰对窃听用户的信道影响；n_R为中继节点和目的节点的接收信道；η_D为目的节点的信噪比；n_E为源节点和窃听用户的接收通道接收的信号；η_E为窃听用户的信噪比；v_b为私密信息波束成形向量；P为所有的传输节点的最大可用功率；v_n为中继发射的人工噪声向量；P_g为未知干扰信号的功率；z为未知的干扰信号；δ_d为常数；x_d为目的节点转发的信号；ΔC_E为C_E的信道状态估计误差；Δg_E为C_E的信道状态估计误差；

求解所述优化问题，生成私密信息波束成形向量和人工噪声向量；

采用所述私密信息波束成形向量和所述人工噪声向量优化所述电力载波通信系统的物理层安全性能；

其中，所述求解所述优化问题，生成私密信息波束成形向量和人工噪声向量的步骤，包括：

采用凸优化原理将所述优化问题转换为多个优化子问题；

采用基于块梯度下降的分布式迭代算法求解多个所述优化子问题，生成私密信息波束成形向量和人工噪声向量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

对所述私密信息波束成形向量进行验证；

所述采用所述私密信息波束成形向量和所述人工噪声向量优化所述电力载波通信系统的物理层安全性能的步骤，包括：

当验证通过时，采用通过验证的所述私密信息波束成形向量和所述人工噪声向量优化所述电力载波通信系统的物理层安全性能。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述私密信息波束成形向量进行验证的步骤，包括：

通过MATLAB仿真计算在不同信噪比、不同频率、不同收发通道数以及不同估计误差情况下的验证安全速率；

基于所述验证安全速率，对所述私密信息波束成形向量进行验证。