[发明专利]一种利用空间调制技术的物理层安全传输方法

权利要求书

1.一种利用空间调制技术的物理层安全传输方法，其特征在于：利用预编码辅助的广义正交空间调制技术，发送者将待发送的数据比特进行编码，得到原始待发送符号s以及接收天线的序号；对原始待发送符号s进行信号空间分集，得到待发送符号再按照接收天线序号映射为预编码前的发送符号x；利用发送者和合法用户间的信道状态信息获得迫零预编码矩阵；利用发送者和合法用户间的信道状态信息，在其零空间添加人工噪声并进行最优功率分配。

2.如权利要求1所述的利用空间调制技术的物理层安全传输方法，其特征在于：对原始待发送符号s进行信号空间分集，得到待发送符号其中：N_a为发送者的天线数，是N_a点的快速傅里叶逆变换矩阵，其(m,n)元素为

3.如权利要求1所述的利用空间调制技术的物理层安全传输方法，其特征在于：利用发送者和合法用户间的信道矩阵H求得迫零预编码矩阵，在合法用户信道的零空间添加人工噪声并进行最优功率分配，具体步骤如下：

在发送端，利用待发送的数据比特进行编码，得到预编码前的发送符号x，再利用发送者和合法用户间的信道矩阵H求得迫零预编码矩阵θ为功率分配系数；

然后，对信道矩阵H进行SVD分解，H＝U[D 0][V₁ V₀]^H，求出其零空间V₀，并在其零空间添加人工噪声V₀r，r中元素为均值为0，方差为的复高斯随机变量，N_a和N_b分别为发送者和合法用户的天线数；

最后，通过对θ进行一维搜索以最大化保密容量求得最优的功率分配θ，其中：

R_sec(θ)＝[R_b(θ)-R_e(θ)]⁺，

$R_b\left(\mathrm{\θ}\right)=\log \left(M^{N_p}{N}^2\right)-\frac{1}{M^{N_p}{N}^2}\underset{\mathrm{\τ}=1}{\overset{M^{N_p}{N}^2}{\Σ}}{E}_{n_b}\[\log \underset{\mathrm{\ϵ}=1}{\overset{M^{N_p}{N}^2}{\Σ}}\exp \left(\frac{-\left|\right|\mathrm{\θ}(x_{\mathrm{\τ}}-x_{\mathrm{\ϵ}})+n_b|{|}^2+|\left|n_b\right|{|}^2}{{\mathrm{\σ}}_{n_b}^2}\right)\],$

$R_e\left(\mathrm{\θ}\right)=\log \left(M^{N_p}{N}^2\right)-\frac{1}{M^{N_p}{N}^2}\underset{\mathrm{\τ}=1}{\overset{M^{N_p}{N}^2}{\Σ}}{E}_{H,G,{\stackrel{\‾}{n}}_e}\[\log \underset{\mathrm{\ϵ}=1}{\overset{M^{N_p}{N}^2}{\Σ}}\exp \left(\frac{-\left|\right|GP(x_{\mathrm{\τ}}-x_{\mathrm{\ϵ}})+{\stackrel{\‾}{n}}_e|{|}^2+|\left|{\stackrel{\‾}{n}}_e\right|{|}^2}{{\mathrm{\σ}}_{{\stackrel{\‾}{n}}_e}^2}\right)\]$

N_p是激活的接收天线数，M是星座点数，n_b和n_e为发送者和窃听用户的接收噪声，G为发送者和窃听用户之间的信道。