一种大规模天线阵中基于人工噪声的窃听编码方法技术

一种大规模天线阵中基于人工噪声的窃听编码方法，包括如下步骤，发送者与接受者和窃听者之间建立主信道与窃听信道；根据信道估计获取主信道CSI以及主信道和窃听信道的发射信噪比；根据发射信噪比计算出对应的信噪比的累计分布函数；根据累计分布函数计算出安全吞吐量和安全中断概率的函数，证明对于任意的功率分配因子，都存在唯一的冗余速率使安全吞吐量达到最优；通过黄金分割搜索法获取最优的冗余速率和分配因子。并通过安全吞吐量的函数求得最大的安全吞吐量。利用数学公式推导出安全吞吐量与冗余速率以及功率分配因子的关系，在安全中断概率的约束下，利用黄金分割搜索法求出最优的冗余速率以及功率分配因子，进而使得安全吞吐量达到最大。

An eavesdropping coding method based on artificial noise in large-scale antenna array

【技术实现步骤摘要】
一种大规模天线阵中基于人工噪声的窃听编码方法
本专利技术属于无线通信
，具体涉及一种大规模天线阵中基于人工噪声的窃听编码方法。
技术介绍
无线通信的流量经历了前所未有的增长，预计将从2016年到2021年以47％的复合年增长率(CAGR)增长，到2020年，每月全球移动数据流量将达到30.6艾字节。越来越多的隐私数据将通过无线网络传输，无线传输介质的电磁特性和开放特性会给这些数据的安全通信带来威胁。据申请人了解，传统的安全通信方法是通过复杂的数学运算来加密信号，寄希望于窃听者没有足够的运算能力。但随着智能硬件以及物联网的发展，这种需要密钥交换的加密方式已无法保证通信的安全。物理层安全是一种不需要上层加密算法就能获得安全通信的信息理论方法，它利用了无线信道的物理特性，比如衰落、噪声、信道干扰等。常见的信道编码技术如维纳窃听编码、低密度奇偶校验码、极性码等在保障通信可靠性的同时也保证了安全性。常见的物理层安全方法有波束成形法，通过调节天线阵列因子使得发射波束聚焦到合法接收者的方向保证了通信安全；天线选择技术，通过在众多的发射天线中选择部分天线发射，增加了随机性，造成了窃听方向用户的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大规模天线阵中基于人工噪声的窃听编码方法，其特征在于，包括如下步骤：发送者与接受者之间建立主信道，并与窃听者之间建立窃听信道；根据信道估计获取主信道CSI以及主信道和窃听信道的发射信噪比；根据主信道和窃听信道的发射信噪比计算出对应的信噪比的累计分布函数；根据累计分布函数计算出安全吞吐量和安全中断概率的函数，证明对于任意的功率分配因子，都存在唯一的冗余速率使安全吞吐量打到最优；通过黄金分割搜索法获取最优的冗余速率和分配因子。并通过安全吞吐量的函数求得最大的安全吞吐量。

【技术特征摘要】
1.一种大规模天线阵中基于人工噪声的窃听编码方法，其特征在于，包括如下步骤：发送者与接受者之间建立主信道，并与窃听者之间建立窃听信道；根据信道估计获取主信道CSI以及主信道和窃听信道的发射信噪比；根据主信道和窃听信道的发射信噪比计算出对应的信噪比的累计分布函数；根据累计分布函数计算出安全吞吐量和安全中断概率的函数，证明对于任意的功率分配因子，都存在唯一的冗余速率使安全吞吐量打到最优；通过黄金分割搜索法获取最优的冗余速率和分配因子。并通过安全吞吐量的函数求得最大的安全吞吐量。2.根据权利要求1所述的一种大规模天线阵中基于人工噪声的窃听编码方法，其特征在于，发送者的发射信号矢量x由信息信号xI和(N-1)×1的噪声信号xN组成，xN中每个元素的方差为χN，发送者的发射信号功率Pt中发射给主信道的功率占比为η(0≤η≤1)，则主信道的信号功率为χI＝ηPt，当同时传输信息信号xI和噪声信号xN时，可得波束赋形矩阵为：W＝[wIWN]；其中，wI表示传输的信息信号xI，WN表示传输的噪声信号xN，对矩阵F进行特征值分解F＝hHh，其中hH是h的共轭转置，h为主信道信道状态信息，取最大特征值对应的特征向量作为wI，并对wI归一化处理使||wI||2＝1，剩余的N-1个特征向量组成WN,WN的列向量形成h的零空间的正交基，即:hWN＝0，从而可得发送者的发射信号为：接受者收到的信号表示为：y＝hx+nb＝hwIxI+nb；其中，nb是加性高斯白噪声，满足E[nbnbH]＝σb2，则主信道的发射信噪比为：因此，接收者的接收信噪比为||h||为欧几里得范数；同理，窃听者的接收信号为：z＝gx+ne＝gwIxI+gWNxN+ne；其中，ne是加性高斯白燥声，满足E[neneH]＝σe2，窃听信道的发射信噪比为发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚培源，吴蒙，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32