[发明专利]一种最大化安全传输速率的VLC保密通信系统发射方法

摘要

本发明公开了一种最大化安全传输速率的VLC保密通信系统发射方法，在保证发射信号非负以及直流偏置受限的条件下，以最大化安全传输速率为目标，针对发射波束成型进行优化，显著提高了系统安全性能；采用阵列加权形成的波束方向图在合法用户方向形成最大增益而在窃听用户方向形成零陷，利用物理层安全技术通过充分利用无线信道复杂的空间特性和时变特性，使窃听者无法接收到信号，直接从物理层保障信息传输的安全性。从而达到防窃听的目的。并且本发明仅需要求解一个凸优化问题，计算复杂度较低，利于工程实现。

主权项

1.一种最大化安全传输速率的VLC保密通信系统发射方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)使用发射波束成型向量w对发射信号s进行处理，得到x1：x1＝ws，其中，w为N维列向量，N为LED阵列数，s服从[‑1,1]上的均匀分布；(2)将处理后的发射信号x1与直流偏置Idc相加，得到实际发射信号x：x＝x1+Idc，其中，Idc＝idc1N×1，Idc的元素分别表示各个LED阵列的直流偏置，1N×1表示元素全为1的N维列向量；(3)使用LED阵列发射实际发射信号x，x的元素分别表示各个LED阵列的实际发射信号；其中，步骤(1)中所述发射波束成型向量w的确定方法为：(1.1)解凸优化问题：优化目标为：最大化其中，h^T表示用户的N维信道向量，与η为待优化变量，表示用户接收机噪声的方差；约束条件为：η≥0,其中，为i_dc和i_max‑i_dc的最小值，i_max为LED阵列的最大允许直流偏置，g^T表示窃听者的N维信道向量，diag{A}为由矩阵A的对角线元素组成的列向量，表示窃听者接收机噪声的方差，表示矩阵A半正定；(1.2)首先计算然后利用特征值分解求出R_w的最大特征值λ_max与λ_max对应的单位特征向量u，进而得到发射波束成型向量