【技术实现步骤摘要】
一种MIMO安全通信中最优伪噪声功率配置方法
本专利技术涉及一种MIMO安全通信中最优伪噪声功率配置方法，属于无线通信安全领域。
技术介绍
由于电磁波在空间无边界开放传播的物理特性，无线通信的安全问题一直是研究的重点和热点，已有研究证明，完美安全需要以密钥本身的安全和传递安全为基础，现代密码学通过网络层和应用层的加密算法来实现安全通信；然而，随着无线网络终端的需求和数量急剧增加，传统加密算法的计算能力和资源开销面临瓶颈。近年来，基于无线信号传播特性的物理层安全技术，具有较低的计算复杂度，并且能够和新一代无线通信技术融合发展，提高安全通信的性能；物理层安全的理论基础是在信息论方面的绝对安全，在经典的窃听信道模型下，窃听者的信道差于合法用户的信道时可实现无密钥的安全通信，已有研究证明，若窃听者的信道条件优于合法用户信道条件时，安全通信难以实现，必须在发射信号中加入伪噪声以干扰窃听者，该方法以牺牲部分发射信号功率来恶化窃听者信道条件，因此如何分配有效信号和伪噪声的功率成为亟需解决的问题。随着大规模天线阵列技术的飞速...
【技术保护点】
1.一种MIMO安全通信中最优伪噪声功率配置方法，其特征是该方法包括以下步骤：/n步骤1：在大规模线天线安全通信系统中，基站的每根天线连接一个低精度数模转换器；所述大规模线天线安全通信系统，包括1个配置N根发射天线的基站，K个配置单根接收天线的合法用户，1个配置M根天线的窃听者；窃听者能对基站传输给合法用户的信号进行窃听且不被发现；/n步骤2：基站根据已知合法用户的信道，将该合法用户的信道矩阵的零空间作为伪噪声的预编码矩阵，将该合法用户的信道矩阵归一化作为有效信号的预编码矩阵；/n步骤3：将基站的发射功率设为P，定义ξ∈(0,1]为有效信号、伪噪声功率分配因子，基站对合法用...
【技术特征摘要】
1.一种MIMO安全通信中最优伪噪声功率配置方法，其特征是该方法包括以下步骤：
步骤1：在大规模线天线安全通信系统中，基站的每根天线连接一个低精度数模转换器；所述大规模线天线安全通信系统，包括1个配置N根发射天线的基站，K个配置单根接收天线的合法用户，1个配置M根天线的窃听者；窃听者能对基站传输给合法用户的信号进行窃听且不被发现；
步骤2：基站根据已知合法用户的信道，将该合法用户的信道矩阵的零空间作为伪噪声的预编码矩阵，将该合法用户的信道矩阵归一化作为有效信号的预编码矩阵；
步骤3：将基站的发射功率设为P，定义ξ∈(0,1]为有效信号、伪噪声功率分配因子，基站对合法用户发射的有效信号功率表示为ξP，伪噪声功率表示为(1-ξ)P；有效信号和伪噪声分别为K×1维向量和(N-K)×1维向量，有效信号和伪噪声的元素都服从均值为0，方差为1的复高斯分布；
步骤4：建立合法用户的遍历速率分析模型，计算空间相关信道下每个合法用户遍历速率的下界；
步骤5：建立窃听者的遍历信道容量分析模型，计算空间相关信道下窃听者遍历信道容量的上界；
步骤6：根据步骤4和步骤5，计算每个合法用户的遍历安全传输速率下界；
步骤7：求解优化问题maxRsec，得到ξ的最优值ξ*；
步骤8：基站在下行链路与用户安全通信时，采用步骤7中的ξ*对信号、伪噪声功率进行分配。
2.根据权利要求1所述的一种MIMO安全通信中最优伪噪声功率配置方法，其特征是所述步骤1中，基站与合法用户之间的信道表示为是K×N维矩阵；基站与窃听者之间的信道表示为是M×N维矩阵；R是信道相关矩阵；代表基站到合法用户的小尺度衰落，其元素服从均值为0，方差为1的复高斯分布；代表基站到窃听者的小尺度衰落，其元素服从均值为0，方差为1的复高斯分布；矩阵D中的元素表示基站到合法用户信道的大尺度衰落，矩阵De中的元素表示基站到窃听者信道的大尺度衰落；其中大尺度衰落与基站到接收端的距离相关。
3.根据权利要求1所述的一种MIMO安全通信中最优伪噪声功率配置方法，其特征是所述步骤2中，伪噪声预编码...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨丹，张翼翔，赵海玲，刘明，许波，束春杰，张勐，陈锋，汤丹辉，许威，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司丹阳市供电分公司，国网江苏省电力有限公司镇江供电分公司，东南大学，国网江苏省电力有限公司句容市供电分公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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