[发明专利]一种最大化安全数据传输速率的干扰管理方法及其系统

权利要求书

1.一种最大化安全数据传输速率的干扰管理方法，应用于包括目标通信对，干扰通信对和窃听者的混合无线通信网络中，所述目标通信对包括目标通信发射机和目标通信接收机，所述干扰通信对包括干扰通信发射机和干扰通信接收机，其特征在于，包括以下步骤：

(1)目标通信发射机和干扰通信发射机均与一个控制器相连，目标通信接收机估计自己与目标通信发射机之间的信道状态信息并反馈给目标通信发射机，干扰通信接收机估计自己与干扰通信发射机之间的信道状态信息并反馈给干扰通信发射机，目标通信发射机和干扰通信发射机通过控制器共享信道状态信息；窃听设备估计自己与目标通信发射机之间的信道状态信息并发送给目标通信发射机；

(2)目标通信对和干扰通信对分别根据各自的信道状态信息设计发射预编码向量与接收滤波向量；

(3)目标通信发射机根据发射预编码向量、接收滤波向量，确定目标通信发射机的最大化安全数据传输速率的干扰管理maxSRIM信号的最大可用功率P_maxSRIM；

(4)目标通信发射机根据调整最大可用功率P_maxSRIM以及功率分配因子α和安全因子β，计算maxSRIM信号的预编码向量p_s，STIM，并构造使混合无线通信网络中安全速率最大的maxSRIM信号s_maxSRIM，目标通信发射机将maxSRIM信号s_maxSRIM与携带期望数据x₀的目标通信信号一同发给目标通信接收机，并使用s_maxSRIM对目标通信接收机受到的干扰进行管理；

(5)目标通信接收机使用接收滤波向量f₀从接收的混合信号中恢复出数据x₀，数据x₀为目标通信发射机向目标通信接收机发送的期望数据。

2.根据权利要求1所述的最大化安全数据传输速率的干扰管理方法，其特征在于，步骤(3)，包括有以下步骤：

(3a)目标通信发射机计算目标通信信号的方向d_w＝H_ABp₀/||H_ABp₀||，以及干扰通信发射机发射的干扰i在目标通信信号上的投影分量其中，是关于目标通信信号的投影矩阵，上标H表示复共轭，P_t，I表示干扰通信发射机的发射功率，干扰与目标通信信号正交的分量为i^Q＝i-i^In，干扰数据x₁为干扰通信发射机向干扰通信接收机发送的干扰数据，信道矩阵H_AB为目标通信发射机对其与目标通信接收机之间的信道矩阵，信道矩阵H_TB为干扰通信发射机对其与干扰通信接收机之间的信道矩阵，目标通信的发射预编码向量p₀为目标通信发射机对其与目标通信接收机之间的信道矩阵H_AB进行奇异值分解，并取其右奇异矩阵的第一列向量的值，干扰通信的发射预编码向量p₁为干扰通信发射机对其与干扰通信接收机之间的信道矩阵H_TB进行奇异值分解，并取其右奇异矩阵的第一列向量的值；

(3b)目标通信发射机根据干扰i目标通信信号上的投影分量，计算完全消除干扰在目标通信信号上的投影分量所需的功率

(3c)在目标通信接收机的信噪比需满足时，则目标通信发射机计算出最小发射功率γ_th表示目标通信接收机正常解码信号所需的最小信噪比，信道矩阵H_AB为目标通信接收机对其与目标通信发射机之间的信道矩阵，目标通信的接收滤波向量f₀为目标通信接收机对其与目标通信发射机之间的信道矩阵H_AB进行奇异值分解，并取其左奇异矩阵的第一列向量的值；

(3d)目标通信发射机根据其总的发射功率P_t，D以及目标通信信号最小发射功率P_w，计算maxSRIM信号的最大可用功率P_maxSRIM＝P_t，D-P_w。