利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的方法和系统

摘要

本发明涉及一种利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的方法和系统，该方法对于合法用户和窃听者都在同一个系统的情形，发送端可以在空间中生成特定方向的人工噪声，比如生成沿着窃听者信道方向的人工噪声来干扰窃听者。这样就可以利用窃听信道的信道状态信息，生成只针对窃听者进行干扰的人工噪声，而不需要在合法信道的整个零空间生成人工噪声，从而更有效地对窃听者进行干扰，防止信息被窃取。

主权项

一种利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的方法，其特征在于，包括：发射端将发送信号叠加到人工噪声中得到携带信息，所述携带信息包括所述发送信号和所述人工噪声；发射端发射所述携带信息，所述发射端的发射功率约束为：tr(S_u+S_v)≤P其中，为发送信号的协方差矩阵、为人工噪声的协方差矩阵；P为所述发送端的最大发射功率；能量接收端接收无线能量，能量接收端接收到的无线能量为：其中，Q为能量接收端接收到的无线能量；g为能量信道矩阵；根据所述人工噪声的协方差矩阵、所述发送信号的协方差矩阵、信息信道矩阵和窃听信道矩阵，假定发射端知晓信息信道、能量信道和窃听信道的完美信道状态，计算信息接收端获取的安全容量为：其中，R为安全容量，h_s为信息信道矩阵，h_e为窃听信道矩阵；根据所述安全容量优化所述发送信号的协方差矩阵S_u和所述人工噪声的协方差矩阵S_v，使得信息接收端在发射功率和能量门限约束的条件下，最大化获得的安全速率。