一种MIMO通信系统的鲁棒性安全设计方法

摘要

本发明公开了一种MIMO通信系统的鲁棒性安全设计方法，该方法的接收端均配置有功率分离器，其将接收到的功率分为用于接收端信息解码和能量收集的同步实现。若空闲接收端成为潜在窃听者，发送端采用预编码和引入人工噪声的方法，能有效提高系统安全速率以及系统能量的转移效率。在发送端仅已知空闲接收端部分信道状态信息的情况下，此鲁棒性安全设计被描述为一个非凸半无限的最优化问题。利用一阶泰勒扩展和S-Procedure定理等可将其转换为半正定松弛问题，并最终通过基于凸优化工具的迭代算法给出有效的鲁棒性安全设计方法。本发明在确保系统安全通信的前提下，显著提高了系统的安全速率，同时也提高了系统的能量转移效率，更好地满足了用户的通信和能量需求。

主权项

一种MIMO通信系统的鲁棒性安全设计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1：对发送端的信息信号采用预编码设计并加入由发送端产生的人工噪声，x＝Qs+v，其中为信息信号，分别为预编码矩阵和人工噪声向量；步骤2：针对MIMO系统中发送端仅已知空闲接收者，即：潜在窃听者估计信道信息及其误差半径的情况，优化系统安全容量，利用一阶泰勒近似以及S‑Procedure定理等将求解最坏情况下的安全速率最大化问题近似转化为给定初始点的SDP问题，其中W＝QQ^H,V＝vv^H，t＝1/ρ_D；步骤3：初始化利用凸优化工具包求解转化后的SDP问题并依次迭代、更新每次迭代得到一个新的安全速率，直到安全速率值收敛到一定程度，迭代停止，并最终给出系统最坏情况下的近似安全速率以及预编码矩阵和人工噪声向量的设计方法。