[发明专利]一种基于频控阵人工噪声方向调制的优化方法

摘要

本发明提供了一种基于频控阵人工噪声方向调制的优化方法，发射端已知合法接收机的方位角和距离，取归一化波束矢量；计算最大合法接收机与临近窃听接收机最大保密速率之差，通过非凸优化算法，解得最大保密能力的频率补偿矢量，进而求得合法接收机导向矢量；根据人工噪声与合法接收机导向矢量正交，计算归一化人工噪声投影矩阵，得到基于频控阵人工噪声基带信号。本发明实现了角度和距离上的双重控制，同时实现了合法接收机与临近窃听接收机之间最大保密速率差，保证了更高精度的物理层无线安全通信。

主权项

1.一种基于频控阵人工噪声方向调制的优化方法，其特征在于包括下述步骤：1)假设发射端是一个由N阵元构成的均匀线阵，其阵列因子表示为其中，w_n(t)、h_n(f_n,θ,r,t)分别表示第n个阵元的波束矢量和导向矢量，f_n＝f_c+Δf_n，f_c为均匀线阵的载波频率，Δf_n为第n个阵元的频率补偿，θ和r分别为接收机的方位角和距离，h(f,θ,r,t)＝[h₀,h₁,...,h_N‑1]为导向矢量；2)计算最大合法接收机与临近窃听接收机最大保密速率之差满足其中，为合法接收机保密速率，为窃听接收机保密速率，SNR_L(t)为合法接收机的信噪比，为窃听接收机的平均信噪比；3)通过非凸优化算法，解得最大保密能力的频率补偿矢量4)根据优化的频率补偿矢量f＝[f0,f1,...fN‑1]T求得合法接收机导向矢量h(f,θL,rL,t)，其中，θL和rL为合法接收机的方位角和距离；5)根据人工噪声与合法接收机导向矢量正交，计算归一化人工噪声投影矩阵为其中，I_N为N×N的单位阵；6)取归一化波束矢量7)计算基于频控阵人工噪声基带信号并通过均匀线阵发出，其中，P_s为发送功率，α为功率分配因子，x(t)为符号消息，z为人工噪声矢量，满足独立同分布的高斯复随机变量。