[发明专利]用于卫星通信网络物理层安全通信的功率分配方法

权利要求书

1.用于卫星通信网络物理层安全通信的功率分配方法，包括如下步骤：

步骤一：卫星Alice向地面上的合法接收端Bob发射数据信号，同时，协作干扰中继Relay向合法接收端Bob和窃听接收端Eve发射干扰信号，并根据卫星Alice发射的数据信号和协作干扰中继Relay发射的干扰信号获得合法接收端Bob收到的信号y_d和窃听接收端Eve收到的信号y_e；

步骤二：根据信号y_d和y_e，获得卫星Alice至合法接收端Bob的信道保密容量C_s(α)；其中，α表示功率分配因子；

步骤三：对保密容量C_s(α)进行容量最大化处理，获得保密容量C_s(α)最大值时所对应的最优的功率分配因子α^*；

步骤四：根据最优的功率分配因子α^*，获得卫星Alice的发射功率P_s和协作干扰中继Relay的发射功率P_r，从而完成了卫星Alice通信系统在进行数据传输时，卫星Alice和协作干扰中继Relay信号发射功率的分配；

其特征在于，步骤一中，所述合法接收端Bob收到的信号y_d模型为：

窃听接收端Eve收到的信号y_e模型为：

P为总发射功率，P＝P_s+P_r；

h_sd为卫星Alice到合法接收端Bob间的信道状态信息矢量，表示N_s行1列的复数矩阵；

x_s为卫星Alice发射的有用信号，表示N_s个元素的复数矢量；

h_rd为协作干扰中继Relay到合法接收端Bob间的信道状态信息矢量，表示N_r行1列的复数矩阵；

x_z为协作干扰中继Relay向窃听接收端Eve发送的人工噪声干扰信号；n_d为合法接收端Bob的加性复高斯随机噪声，表示服从均值为0，方差为的复高斯分布的随机变量的集合，表示n_d的方差；

h_se为卫星Alice到窃听接收端Eve间的信道状态信息矢量，

h_re为协作干扰中继Relay到窃听接收端Eve间的信道状态信息矢量，

n_e为窃听接收端Eve的加性复高斯随机噪声，表示服从均值为0，方差为的复高斯分布的随机变量的集合，表示n_e的方差。

2.根据权利要求1所述的用于卫星通信网络物理层安全通信的功率分配方法，其特征在于，步骤二中，根据信号y_d和y_e，获得卫星Alice至合法接收端Bob的信道保密容量C_s(α)的具体过程为：

首先，根据信号y_d，获得合法接收端Bob的信干噪比γ_d；根据信号y_e，获得窃听接收端Eve的信干噪比γ_e；

其次，根据信干噪比γ_d和信干噪比γ_e，获得卫星Alice至合法接收端Bob的信道保密容量C_s(α)；其中，

C_s(α)＝[log₂(1+γ_d)-log₂(1+γ_e)]⁺ (3)。