[发明专利]一种电力线通信系统的编码解码方法及装置

摘要

本发明公开了一种电力线通信系统的编码解码方法及装置，以最大化各合法用户与窃听者对目标信号的均方误差之差为目标设计并实现了预编码机和接收机，有效提高通信系统中合法接收端的均方误差性能，而且最大程度干扰窃听者的MSE，使得系统更加安全可靠，解决了发射机发射的信号能够被所有的接收机获得，对于多用户场景，所有用户之间互相造成干扰，且任意用户的信息都能被其他接入用户接收，如果不对通信过程采取有效的保护措施，信息流将很容易被窃听或者干扰，存在隐私泄露、信息阻塞的风险，甚至会导致大规模电力故障的技术问题。

主权项

1.一种电力线通信系统的编码解码方法，其特征在于，包括：将发射端的有用信号中叠加发射预编码矩阵，得到发射信号模型，在接收端中叠加解码矩阵，得到有用信号估计值模型，所述发射信号模型具体为：x_k＝T_ks_k，所述有用信号估计值模型具体为：其中，sk为第k个所述发射端的所述有用信号，Tk为第k个所述发射端的所述发射预编码矩阵，xk为第k个所述发射端的所述发射信号，Rk为第k个接收机的所述解码矩阵，Hkk为第k个发射端和第k个接收机间的信道，Hlk为第l个发射端和第k个接收机间的信道，l≠k，Tl为第l个所述发射端的所述发射预编码矩阵，sl为第l个所述发射端的所述有用信号，zk为第k个接收机接收信号的噪声，K为电力线通信系统中合法的发射端‑接收机对的数量；所述接收端包括合法用户端和窃听者端，利用发射端和接收端间的信道矩阵估算传输信号的均方误差矩阵，所述均方误差具体为：其中，第k个合法的发射端‑接收机对中所述发射端和窃听者端间信号的均方误差为：其中，为第k个合法的发射端‑接收机对中发射端和接收机间传输信号的均方误差，为期望运算符，为接收端对第k个发射端有用信号的估计值，R_k为接收端侦测第k个发射端发射信号时使用的解码矩阵，H_lk为第l个发射端与窃听者端间的信道，H_kk为第k个发射端与接收端间的信道，为接收端的噪声方差，为窃听者端对第k个发射端有用信号的估计值，R_e,k为窃听者端侦测第k个发射端发射信号时使用的解码矩阵，H_le为第l个发射端与窃听者端间的信道，H_ke为第k个发射端与窃听者端间的信道，为第k个接收机接收信号的噪声方差，为窃听者端的噪声方差，I为单位矩阵；确定窃听者端最小均方误差，以发射功率为第一约束条件，以窃听者接收信号的均方误差大于窃听者端最小均方误差为第二约束条件，并以所有接收端的均方差之和最小化为目标函数建立最优化问题模型；根据线性最小均方误差原则计算解码矩阵，得到解码矩阵的最优解模型，利用纳什均衡理论构造异步迭代算法求解发射预编码矩阵。