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专利号: 201810700066X
申请人: 华侨大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种双向全双工MIMO中继天线选择安全传输方法,其特征在于,所述全双工MIMO中继系统包括用户A、用户B、中继和窃听者,所述用户A、用户B、中继R和窃听者E均配置多天线,信息的传输在一个时隙内完成,具体包括:获取用户A的发送天线i、用户B的发送天线n和中继的接收天线j;其中,i=1,...,NA,NA表示用户A的天线数;n=1,...,NB,NB表示用户B的天线数;j=1,...,NR,NR表示中继的天线数;

获取用户A的接收天线p、用户B的接收天线m和中继的发送天线k;其中,p=1,...,NA-1;

m=1,...,NB-1;k=1,...,NR-1;

基于所述用户A的发送天线i和接收天线p、用户B的发送天线n和接收天线m及中继的接收天线j和发送天线k,获取用户A的接收信噪比、用户B的接收信噪比及窃听者E的接收信干噪比;

基于所述用户A的接收信噪比、用户B的接收信噪比及窃听者E的接收信干噪比,获取所述全双工MIMO中继系统的瞬时安全容量。

2.根据权利要求1所述的双向全双工MIMO中继天线选择安全传输方法,其特征在于,所述获取用户A的发送天线i、用户B的发送天线n和中继的接收天线j,包括:基于已知的用户到窃听者链路及用户到中继链路的平均CSI,以最大化用户和中继接收信噪比为原则,设计用户A的发送天线i、用户B的发送天线n和中继的接收天线j的选择准则,如下:其中,hAR,i,j表示用户A到中继R的信道参数;gAE,i表示用户A到窃听者E的信道参数;

hBR,n,j表示用户B到中继R的信道参数;gBE,n表示用户B到窃听者E的信道参数; 表示对X求均值;

用户A和B将信息广播至中继和窃听端,中继的接收信号的表达式为其中, 表示用户A的发送功率, 表示用户B的发送功率,P表示总功率,α为功率分配因子;xA[n]表示中继接收到用户A信号;xB[n]表示中继接收到的用户B信号;nR[n]表示中继上接收的方差为σ2的加性白高斯噪声;由于本文的传输有两跳,中继在解码转发信息的时候会产生一定的时延,n表示当前时刻。

3.根据权利要求2所述的双向全双工MIMO中继天线选择安全传输方法,其特征在于,所述获取用户A的接收天线p、用户B的接收天线m和中继的发送天线k,包括:设计用户A的接收天线p、用户B的接收天线m和中继的发送天线k的选择准则,如下:其中,hRA,k,p表示中继R到用户A的信道参数;gRE,k表示中继R到窃听者E的信道参数;

hRB,k,m表示中继R到用户B的信道参数;

中继将解码后的信息转发至用户A和用户B,用户A的接收信号表达式为:用户B的接收信号表达式为:

其中PR=(1-α)P表示中继的发送功率;nA[n]表示用户A接收到的方差为σ2的加性白高斯噪声;nB[n]表示用户B接收到的方差为σ2的加性白高斯噪声;xR[n+1]表示用户接收到的来自中继的信号。

4.根据权利要求3所述的双向全双工MIMO中继天线选择安全传输方法,其特征在于,所述获取用户A的接收信噪比、用户B的接收信噪比及窃听者E的接收信干噪比,包括:中继采用固定解码转发协议,用户A和用户B的接收信噪比表达式如下:窃听者的接收信号表达式为

其中,xA[n]表示窃听者接收到的用户A信号,xB[n]表示窃听者接收到的用户B信号,xR[n+1]表示中继向外广播的信号;nE[n]表示窃听者接收到的方差为σ2的加性白高斯噪声,向量阶数为NE×1,NE表示窃听者的天线数;

由于窃听者只能窃听到由信源发射的信息,中继解码转发的信息对于窃听者而言为干扰信号,则窃听者的接收信干噪比可表示为

5.根据权利要求4所述的双向全双工MIMO中继天线选择安全传输方法,其特征在于,所述获取所述全双工MIMO中继系统的瞬时安全容量,包括:所述瞬时安全容量的表达式如下:

CS=[CA+CB-CE]+

=[log2(1+γA)+log2(1+γB)-log2(1+γE)]+其中,窃听信道的信道容量CE=log2(1+γE),合法信道的信道容量CA=log2(1+γA),CB=log2(1+γB);[x]+=max{0,x}。