[发明专利]一种基于随机波束赋形的物理层安全传输方法

摘要

本发明公开了一种基于随机波束赋形的物理层安全传输方法，包括以下步骤：1)接收端发送训练符号而发送端不发送训练符号，因此接收端不能获得任何信道信息而发送端可以得到合法收发机之间的信道；2)为了使得接收端能够正确解码，而窃听者的接收信号被随机化，并且满足主级用户的干扰限制，对随机波束赋形矢量预留出两位权值系数wi，wj进行设计，其他系数则随机生成；3)定义系统的可获得保密吞吐量。该方法无需消耗额外的能量去保证次级用户信息的安全传输，并且降低了次级接收机的复杂度。

主权项

1.一种基于随机波束赋形的物理层安全传输方法，其特征在于，包括以下步骤：1)次级网络工作在TDD模式，发射端Alice不发送训练符号，在次级传输之前，接收端Bob先发送训练符号，使发射端Alice估计自身与接收端Bob之间的信道；发射端Alice每次发送符号前先产生随机波束赋形矢量w＝[w1,w2,…,wi,…wj,…wN]，1≤i,j≤N,i≠j；设发送端Alice处的峰值功率为Ppeak，trace(wHw)≤Ppeak并且E[|s|2]＝1，发射端Alice利用hb设计w使得接收端Bob处收到的等效信道为确定的常数；2)为使接收端Bob正确解码，随机波束赋形w满足：hbw＝a      (6)其中，h_b为发射端Alice与接收端Bob之间的信道矢量，h_b服从均值为零、方差为的复高斯分布，a为常数，并且在传输之前a由发射端Alice广播给接收端Bob，为满足对主级用户的干扰限制，预留出随机波束赋形矢量中的两位权值系数w_i,w_j，其中，hb,iwi+hb,jwj＝a0        (7)|wi|2+|wj|2≤b0    (8)其中，h_b,l及w_l分别为h_b及w中的第l个元素，1≤l≤N，在每次符号传输之前，w中除w_i,w_j以外的N‑2个元素均独立随机生成；3)求解满足式(7)及式(8)的权值系数wi,wj，再根据求解得到的权值系数wi,wj构建随机波束赋形矢量w，然后根据随机波束赋形矢量w进行信息的传输。