基于零空间投影的全双工保密通信系统发射预编码方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于零空间投影的全双工保密通信系统发射预编码方法，该全双工保密通信系统包括第一信源、第二信源和窃听者，该方法包括：发射预编码矩阵零空间投影步骤、第一奇异值矩阵更新步骤、第二奇异值矩阵更新步骤、安全和速率计算步骤以及发射预编码矩阵输出步骤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及全双工保密通信
，尤其设及一种基于零空间投影的全双工保 密通信系统发射预编码方法。
技术介绍
附图1示出了一个全双工全双工保密保密通信系统，该系统包括全双工的第一信 源和第二信源，还包括窃听者，其中第一信源和第二信源同时发送和接收信息。第一信源和 第二信源均具有咐良发送天线，第一信源、第二信源和窃听者的接收天线均是单天线。 对于附图1所示的通信系统而言，存在的技术问题是:如何优化第一信源和第二信 源的发射预编码矩阵(也叫协方差矩阵），从而在保证安全的情况下降低干扰，使得系统容 量最大化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于零空间投影的全双工保密通信系统发射预编码 方法，W解决上述的技术问题。 本专利技术的一个实施例提供了一种基于零空间投影的全双工保密通信系统发射预 编码方法，该全双工保密通信系统包括第一信源、第二信源和窃听者，该方法包括:发射预 编码矩阵零空间投影步骤:将第一信源的发射预编码矩阵和第二信源的发射预编码矩阵分 别投影到其自干扰信道的零空间，W得到第一奇异值矩阵和第二奇异值矩阵;第一奇异值 矩阵更新步骤:将第二奇异值矩阵保持不变，对第一奇异值矩阵进行更新;第二奇异值矩阵 更新步骤:将第一奇异值矩阵保持不变，对第二奇异值矩阵进行更新；安全和速率计算步 骤:根据一轮更新得到的第一奇异值矩阵和第二奇异值矩阵计算全双工保密通信系统的安 全和速率；W及发射预编码矩阵输出步骤：当最近两次计算得到的全双工保密通信系统的 安全和速率的差值不超过预先设定的口限值时，用最近一轮更新得到的第一奇异值矩阵和 第二奇异值矩阵计算第一信源的发射预编码矩阵和第二信源的发射预编码矩阵。【附图说明】 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通 技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术 的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。其中在附图中，参考数字 之后的字母标记指示多个相同的部件，当泛指运些部件时，将省略其最后的字母标记。在附 图中： 图1为全双工全双工保密保密通信系统的示意图；[000引图2为本专利技术的的一个实 施例的流程图；图3所示为本专利技术的基于零空间投影的全双工保密通信系统发射预编码过程中的 发射预编码矩阵零空间投影步骤的一个实施例的流程图； 图4所示为本专利技术的基于零空间投影的全双工保密通信系统发射预编码过程中的 第一奇异值矩阵更新步骤的一个实施例的流程图。 在附图中，使用相同或类似的标号来指代相同或类似的元素。【具体实施方式】 现在将参考附图来详细描述本专利技术的示例性实施方式。应当理解，附图中示出和 描述的实施方式仅仅是示例性的，意在阐释本专利技术的原理和精神，而并非限制本专利技术的范 围。 参考图2,图2为本专利技术的 的一个实施例200的流程图。图2所示的实施例200可W包含如下步骤201至205。 步骤201是发射预编码矩阵零空间投影步骤:将第一信源的发射预编码矩阵和第 二信源的发射预编码矩阵分别投影到其自干扰信道的零空间，W得到第一奇异值矩阵和第 二奇异值矩阵。 在本专利技术的一个实施例中，参考图3,步骤201可W包含如下子步骤301至303。 在子步骤301中，分别计算第一信源的自干扰信道的零奇异值所对应的第一奇异 向量和第二信源的自干扰信道的零奇异值所对应的第二奇异向量。 在本专利技术的一个实施例中，可W对第一信源的自干扰信道haa进行奇异值分解，得 到其零奇异值对应的第一奇异向量的集合化。类似地，可W对第一信源的自干扰信道hbb进 行奇异值分解，得到其零奇异值对应的第一奇异向量的集合化。 在子步骤302中，根据下列公式计算固定量的值： 其中，hab为第一信源到第二信源的传输信道矢量，hae为第一信源到窃听者的传输 信道矢量;hba为第二信源到第一信源的传输信道矢量，hbe为第二信源到窃听者的传输信道 矢量;Oa为第一信源的接收端噪声标准差，Ob为第二信源的接收端噪声标准差，Oe为窃听者 的接收端噪声标准差。运些变量可W预先设定或者通过别的方法或装置得到。Uf为化的共 辆转置，Uf为化的共辆转置。 在子步骤303中，根据第一奇异向量计算第一信源的发射预编码矩阵的第一奇异 值矩阵并根据第二奇异向量计算第二信源的发射预编码矩阵的第二奇异值矩阵。 在本专利技术的一个实施例中，第一奇异值矩阵Xi = UfQuU,，第二奇异值矩阵 於=巧化U;。其中，Qa为第一信源的发射预编码矩阵，Qb为第二信源的发射预编码矩阵。 在具体实现子步骤303时，可W用预先设定的Qa、Qb的初始值Ql"、Qf先计算得到 Xl、X2的初始值#、Zf。 步骤202是第一奇异值矩阵更新步骤:将第二奇异值矩阵保持不变，对第一奇异值 矩阵进行更新。 在本专利技术的一个实施例中，参考图4,步骤202可W进一步包括子步骤401至403。 在子步骤401中，计算 其中，表示电。的共辆转置，)(沪表示第k轮更新得到的第二奇异值矩阵。[002引在子步骤402中，对矩阵0[ +邱。厢U +巧h Jif,)进行特征值分解，得到其最大特 征值对应的特征向量q。其中，i培为的共辆转置，I为单位矩阵。 在子步骤403中，计算妒")二{CW ' Ww )〉()。 1〇， J\Pqq'')<i) 其中，Pa为第一信源的最大发射功率，，巧为的共辆转置，ir"表示第k+i轮更 新得到的第一奇异值矩阵，X产表示第k轮更新得到的第一奇异值矩阵， /妃)=虹雜+昭) - Io卽+喊(;哨。6)。 步骤203是第二奇异值矩阵更新步骤:将第一奇异值矩阵保持不变，对第二奇异值 矩阵进行更新。 步骤203可W采用与步骤202类似的执行过程，运里就不再寶述。 步骤204是安全和速率计算步骤:根据一轮更新得到的第一奇异值矩阵和第二奇 当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于零空间投影的全双工保密通信系统发射预编码方法，所述全双工保密通信系统包括第一信源、第二信源和窃听者，其特征是，所述方法包括：发射预编码矩阵零空间投影步骤：将第一信源的发射预编码矩阵和第二信源的发射预编码矩阵分别投影到其自干扰信道的零空间，以得到第一奇异值矩阵和第二奇异值矩阵；第一奇异值矩阵更新步骤：将第二奇异值矩阵保持不变，对第一奇异值矩阵进行更新；第二奇异值矩阵更新步骤：将第一奇异值矩阵保持不变，对第二奇异值矩阵进行更新；安全和速率计算步骤：根据一轮更新得到的第一奇异值矩阵和第二奇异值矩阵计算全双工保密通信系统的安全和速率；以及发射预编码矩阵输出步骤：当最近两次计算得到的全双工保密通信系统的安全和速率的差值不超过预先设定的门限值时，用最近一轮更新得到的第一奇异值矩阵和第二奇异值矩阵计算第一信源的发射预编码矩阵和第二信源的发射预编码矩阵。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：利强，张颖，林静然，邵士海，唐友喜，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51