1.一种基于干扰对齐和人工噪声的无线干扰网络安全传输方法,其特征在于,构建干扰对齐系统,该系统包括K对合法收发机,每对合法收发机都有一个发送端和一个接收端,T个单天线窃听节点,单天线窃听节点只窃听接收端r的信息;
基于干扰对齐和人工噪声的无线干扰网络安全传输方法包括以下步骤:S1.干扰对齐系统初始化,发送端r同时发送有用信号和人工噪声信号,r∈{1,2,...,K},其余发送端只发送有用信号;
S2.采用交替最小化干扰对齐算法,将干扰对齐系统中所有合法收发机之间的干扰信号和人工噪声信号对齐到干扰子空间;
S3.干扰对齐后计算接收端r的信噪比和T个窃听节点的信噪比,构建优化发送端r的功率分配系数和安全中断概率的目标函数;
S4.通过数值法分析目标函数获取最优的功率分配系数,实现最优的安全中断概率下的无线干扰网络安全传输。
2.根据权利要求1所述的一种基于干扰对齐和人工噪声的无线干扰网络安全传输方法,其特征在于,采用交替最小化干扰对齐算法进行干扰对齐的过程为:S11.设置最大迭代次数,令迭代次数等于1;
S12.计算干扰对齐系统中所有合法收发机之间的干扰矩阵,通过干扰矩阵计算对应接收端在干扰子空间的一组标准正交基;
S13.根据标准正交基获取对应接收端的接收波束赋形向量和在干扰子空间的投影矩阵;
S14.设置干扰泄露阈值,根据标准正交基计算干扰对齐系统的总干扰泄露,并判断其是否大于干扰泄露阈值,若是,则执行步骤S15,否则输出所有合法收发机之间的发射波束赋形向量、接收波束赋形向量,以及人工噪声单位预编码矩阵;
S15.通过投影矩阵计算对应发送端的发射波束赋形向量,并得到人工噪声单位预编码矩阵;
S16.计算完成后判断是否达到最大迭代次数,若是,输出所有合法收发机之间的发射波束赋形向量、接收波束赋形向量,以及人工噪声单位预编码矩阵,否则,迭代次数加1并返回步骤S12。
3.根据权利要求2所述的一种基于干扰对齐和人工噪声的无线干扰网络安全传输方法,其特征在于,发送端k,k∈{1,2,...,K}携带的干扰矩阵,接收端k在干扰子空间的的标准正交基和投影矩阵的计算公式分别表示为:Ck=bmax[Jk];
其中,Jk表示发送端k携带的干扰矩阵,Hki表示发送端i到接收端k的信道矩阵,vi表示发送端i的发射波束赋形向量,Hkr表示发送端r到接收端k的信道矩阵,V[an]r表示发送端r发送的人工噪声单位预编码矩阵,Ck表示接收端k的一组标准正交基,bmax[Jk]表示干扰矩阵Jk最大特征值对应的特征向量,Pk表示接收端k的投影矩阵, 表示。
4.根据权利要求2所述的一种基于干扰对齐和人工噪声的无线干扰网络安全传输方法,其特征在于,干扰对齐系统的总干扰泄露的计算公式为:其中,Hki表示发送端i到接收端k的信道矩阵,vi表示发送端i的发射波束赋形向量,Ck表示接收端k的一组标准正交基,Lk表示接收端k的干扰泄漏。
5.根据权利要求2所述的一种基于干扰对齐和人工噪声的无线干扰网络安全传输方法,其特征在于,步骤S15的计算过程为:S21.通过接收端的投影矩阵更新其对应发送端的干扰矩阵;
S22.根据更新后的干扰矩阵,更新对应发送端的发射波束赋形向量;
S23.更新完成后,接收端r通过其更新后的接收波束赋形向量计算人工噪声干扰矩阵;
S24.根据人工噪声干扰矩阵,计算新的人工噪声单位预编码矩阵。
6.根据权利要求1所述的一种基于干扰对齐和人工噪声的无线干扰网络安全传输方法,其特征在于,目标函数表示为:其中,该目标函数的约束条件为 Rth表示接收端r的最低安
全速率, 表示发送端r分配给有用信号的功率系数,ε表示安全中断概率,Rs为接收端r的安全速率, 表示接收端r处主信道的容量, 表示第t个单天线窃听节点处的信噪比。
7.根据权利要求6所述的一种基于干扰对齐和人工噪声的无线干扰网络安全传输方法,其特征在于,第t个单天线窃听节点处的信噪比 表示为:其中,Mr表示发送端r的天线数,ht,r表示发送端r到单天线窃听节点t的信道向量,vr表示发送端r的发射波束赋形向量,V[an]r表示发送端r发送的人工噪声单位预编码矩阵,P表示其余发送端的发射功率,Pr表示发送端r的发射功率。