[发明专利]基于粒子群优化算法的混合人工噪声辅助安全传输方法与装置

说明书

本发明涉及信号通信技术领域，具体涉及一种基于粒子群优化算法的混合人工噪声辅助安全传输方法和装置。方法包括：发射端在发射有用信号的同时广播噪声信号，接收端发射噪声信号；获取接收节点的第一瞬时接收信噪比，以及，窃听节点的第二瞬时接收信噪比；根据第一瞬时接收信噪比和第二瞬时接收信噪比计算系统安全容量；根据系统安全容量确定有用信号和噪声信号的功率分配策略；根据确定的功率分配策略控制发射端进行信号发射。解决了现有技术中窃听信道可能会对信号传输造成一定影响进而导致系统的安全性能较弱的问题，达到了可以通过在发射端和接收端混合人工噪声信号，进而即使窃听信道与接收信道相关性较高，也能保证系统的安全性能的效果。

技术领域

本发明涉及信号通信技术领域，具体涉及一种基于粒子群优化算法的混合人工噪声辅助安全传输方法。

背景技术

多天线技术的发展以及无线接收设备的普及，使得无线通信系统收发天线受空间限制、天线辐射角度和天线的部署等周围环境影响导致不同天线之间会存在一定的相关性。天线相关对无线通信系统安全性能影响很大，还可能会使得配置的物理层安全技术难以达到预期的效果，因此，近年来天线相关成为物理层安全研究领域中不可忽视的一个问题。

然而大多数的研究都是在主信道与窃听信道之间下相互独立的条件下进行的，在无线通信实际传输中，这种假设并不总是成立。有文献表明当窃听节点处于合法接收节点附近，或者双方存在以视距路径为主要的传输方式时就会出现窃听信道相关的场景。窃听信道相关意味着窃听信道与主信道具有一定的相似性，这就使得基于信道差异性的物理层安全技术受到影响。如何在窃听信道相关条件下提高系统的物理层安全性能是目前的一个研究热点。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于粒子群优化算法的混合人工噪声辅助安全传输方法，以解决现有技术中窃听信道可能会对信号传输造成一定影响进而导致系统的安全性能较弱的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种基于粒子群优化算法的混合人工噪声辅助安全传输方法，所述方法包括：

发射端在发射有用信号的同时广播噪声信号，接收端发射噪声信号；

获取接收节点的第一瞬时接收信噪比，以及，窃听节点的第二瞬时接收信噪比；

根据所述第一瞬时接收信噪比和所述第二瞬时接收信噪比计算系统安全容量；

根据所述系统安全容量确定所述有用信号和所述噪声信号的功率分配策略；

根据确定的所述功率分配策略控制所述发射端进行信号发射。

可选的，所述发射端发送的信号为：

其中，P表示系统总的发射功率，θ₁为分配给所述有用信号发射功率，θ₂为分配给发射端的噪声信号的功率，n_t表示单位功率的发射端噪声信号，N_A为天线的根数，w为最大比发射权值向量，x为有用信号，z取自h_AB的零特征值对应的特征向量。

可选的，所述获取接收节点的第一瞬时接收信噪比，以及，窃听节点的第二瞬时接收信噪比，包括：

其中，γ_B为所述第一瞬时接收信噪比，γ_E为所述第二瞬时接收信噪比，h_AB为基站与接收节点之间的信道，h_AE为基站与窃听节点之间的信道，为接收节点加性高斯白噪声的方差，为窃听节点的加性高斯白噪声的方差。

可选的，表示合法信道为瑞利衰落信道，其中，CN表示高斯分布，即h_AB中的元素服从均值为0，方差为1的高斯分布。

可选的，