[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

摘要

本发明提出一种公共交通中基于协作干扰的无线物理层安全增强方法，实现了公共交通工具上的用户与基站之间的安全通信。为了实现这个目的，我们提出一种基于协作干扰的优化方案来获取最佳的安全性能，即设计最佳的波束成形向量和干扰协方差矩阵使得安全速率最大。然后，将我们提出的方案与现有技术方案进行仿真比较。仿真结果表明，相比其他方案，我们方案的安全性能更好。

主权项

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。