1.一种多窃听用户认知网络中基于SDP的物理层安全优化方法,其特征在于,包括以下步骤:
101、在发送端采用多个多天线窃听用户下多输入单输出MISO模型,包括一个具有Nt个天线的次用户发送机SU-Tx,一个单天线次用户接收机SU-Rx,一个单天线主用户接收机PU-Rx和K个具有Ne根天线窃听用户ED-Rx,次用户发送机SU-Tx通过Nt个天线将发射信号 发送给单天线次用户接收机SU-Rx、单天线主用户接收机PU-Rx和K个具有Ne根天线的窃听用户ED-Rx;
102、单天线次用户接收机SU-Rx接收到的信号为 ,单天线主用户接收机PU-Rx接收到的信号为 K个具有Ne根天线的窃听用户ED-Rx接收到的信号为
其中, 分别表示次用户发送端到次用户和主用户接收端的信道增益;
表示次用户发送端到窃听端的信道矩阵, 分别为次用户接收端、主用户接收端和窃听用户接收端的加性高斯白噪声,K表示窃听者的数目;
H
103、发送信号x(t)的传输协方差为W=E{x(t)x(t)},Γ为主用户PU-Rx的干扰温度约束,P是次用户SU-Tx的平均发射功率约束,用fk(W)表示次用户接收端获得信息速率与第k个窃听用户获得信息速率的差值其中,W≥0表示W为半正定矩阵,Tr(W)为矩阵的迹运算,det(X)表示X的行列式,则保密速率最大SRM的传输协方差矩阵为R*(P)表示保密速率最大化目标函数
104、对步骤103中的保密速率最大SRM的传输协方差矩阵采用次优化方法,即采用投影最大比例传输算法来求解,使用所有窃听用户联合信道的零空间来设定W,满足 窃听用户总的联合信道矩阵为G=[G1,G2,…,GK],而G的正交补投影为则采用投影最大比例传输算法传输预编码的权值为:H
于是取W=αμμ,a的具体取值为:
此外,如果联合保密速率为正,则设定权值为W=αW,其中其他情况则设定权值W=0;
105、将SRM问题进行变换得到
*
利用KKT条件和定理得到一个SDP问题,令W=Z/ξ;γ(P)表示最优化值的目标函数如果传输协方差矩阵W的秩为1,输出保密速率,如果不为1,则结束。
2.根据权利要求1所述的一种多窃听用户认知网络中基于SDP的物理层安全优化方法,其特征在于,步骤105中保密速率最大化问题求解算法具体为:首先,利用矩阵行列式性质,将保密速率最大化问题即非凸函数进行缩放,转化为
其次,缩放后的式子中令W=Z/ξ,转化为半定规划SDP问题;
利用Charnes-Cooper变换成标准式;
接下来,利用CVX工具箱求解得到传输协方差矩阵W;
最 后, 判 断 W 的 秩 是 否 为 1;如 果 为 1, 则 利 用 式 子求出信道保密速率;如果不为1,则不能进行特征值分解。