[发明专利]一种基于人工噪声功率分配的物理层安全方法

摘要

一种基于人工噪声功率分配的物理层安全方法，本发明涉及物理层安全方法。本发明的目的是为了解决现有广播系统中保密中断概率高，保密性差的问题。过程为：一、发射端发射信号；二、计算到达第k个合法接收者端的接收信号，以及到达窃听者端的接收信号；三、计算第k个合法接收者的信干噪比和窃听者的信干噪比；四、计算第k个合法接收者的瞬时保密容量；五、计算最优的人工噪声功率分配因子；六、根据不同的人工噪声功率因子，计算出保密中断概率，绘制出保密中断概率随人工噪声功率分配因子的变化曲线，得到满足要求的人工噪声功率分配因子。本发明用于无线广播通信系统物理层安全领域。

主权项

1.一种基于人工噪声功率分配的物理层安全方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一、假设有一个合法发射端Alice，K个合法接收者(Bob1，Bob2，…BobK)，一个窃听者Eve；发射端Alice的天线数量为N_t，每个合法接收者的天线数量为N_r，窃听者的天线数量为N_e；假设发射端Alice的总发射功率约束限制为P，其中发射端Alice发射的人工噪声信号功率为αP，有用信号的功率为(1‑α)P，则发射端Alice发射信号x表示为其中，x_s为有用信号，x_z为人工噪声信号，x_s满足||x_s||＝1，x_z满足||x_z||＝1，α为人工噪声功率分配因子，即发射端Alice发射的人工噪声功率占总的发射功率P的比例；步骤二、假设窃听端Eve和各合法接收者Bob的接收天线增益相同，计算信号x经过Alice和Bob之间的无线广播合法信道传输，到达第k个合法接收者Bob端的接收信号，以及信号x经过Alice和Eve之间的窃听信道传输，到达窃听者Eve端的接收信号；步骤三、根据到达第k个合法接收者Bob端的接收信号和到达窃听者Eve端的接收信号，计算第k个合法接收者Bob k的信干噪比和窃听者Eve的信干噪比；步骤四、根据第k个合法接收者Bob k的信干噪比和窃听者Eve的信干噪比，计算第k个合法接收者Bob k的瞬时保密容量；步骤五、根据第k个合法接收者Bob k的瞬时保密容量，计算最优的人工噪声功率分配因子；步骤六、根据不同的人工噪声功率因子，计算出保密中断概率，绘制出保密中断概率随人工噪声功率分配因子的变化曲线，得到满足要求的人工噪声功率分配因子。