[发明专利]基于正交空时块编码传输的多天线非正交多址接入系统的鲁棒安全和速率优化问题的方法

摘要

本发明公开了一种基于正交空时块编码传输的多天线非正交多址接入系统的鲁棒安全和速率优化问题的方法，系统中存在窃听者会窃取数据，同时由于窃听者的隐蔽性，我们得到的窃听者的信道信息是不完美的，因此考虑了在窃听者最坏的条件下，满足信号源与中继功率约束与弱用户最小传输要求的约束，通过优化信号传输端的预编码矩阵与功率分配因子来最大化整个系统的安全和速率。本方法的要点是由于问题是非凸的，因此我们使用了基于一维搜索与凹凸约束过程相结合的方法来解决提出的问题。我们在解决问题的过程中还使用了双曲约束转换为凸约束的方法，以及使用Schur‑补理论(schur complement)，S‑算法(S‑procedure)的方法。本发明所述优化方法能够优化该安全系统的性能，实现的复杂度较低，具有较高的实用价值。

主权项

1.基于正交空时块编码传输的多天线非正交多址接入系统的鲁棒安全和速率优化问题的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：建立基于正交空时块编码传输的多天线非正交多址接入系统，所述系统由一个信号源、一个基站、两个合法用户和一个隐蔽窃听者组成，其中所述每个系统节点都配置有K根天线；所述信号源与中继端通过使用正交空时块编码来发送信息；其中在系统中定义从信号源到中继端的信道为H_r，中继端到合法用户U1的信道为H₁，中继端到合法用户U2的信道为H₂，中继端到潜在窃听者U3的信道为H₃，所述其中H₃表示从中继端到窃听者的真实信道值,表示从中继端到窃听者的信道估计值，ΔH₃表示从中继端到窃听者的信道估计误差，所述ΔH₃是一个有界的椭球区域，并得到其中Q₃是一个单位矩阵，θ₃是不确定半径并决定信道的质量，Tr(*)表示求迹，是窃听者信道的不确定集合；S2：设置系统初始值，包括生成随机高斯信道值，设定弱用户最小需求信噪比，窃听者信道不确定值，安全和速率收敛设定值；S3：设置优化过程中的各种变量初始值，包括信号源、中继端的预编码矩阵、松弛变量，并使得这些变量初始值满足系统的约束要求并进行系统优化，在优化过程中得到新的变量值并计算系统的安全和速率，将新的变量值赋值给系统；S4：根据步骤S3不断进行迭代，将得到的速率与上一次得到的速率结果进行做差，使得差值小于给定的安全和速率收敛设定值；S5：从一维搜索得到的安全和速率集合中选择最优解作为安全和速率值。