1.一种基于系统配置的干扰对齐安全传输方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.构建无线通信系统,所述系统的发送端包括保密发送端Alice和非保密发送端Txk,接收端包括保密接收端Bob、非保密接收端Rxk和窃听者Eve; K既表示非保密发送端总数,也表示非保密接收端总数;
S2.保密发送端Alice向接收端发送保密信号,非保密发送端Txk向接收端发送公共信号;
S3.判断该无线通信系统的天线数是否满足第一条件;若满足,则执行步骤S4,若不满足,则执行步骤S5;
所述第一条件表示为:
其中,Mk表示第k个非保密发送端Txk的天线数量,dk表示第k个非保密发送端Txk的数据流个数;
S4.采用第一干扰对齐算法对发送信号和接收信号进行处理,得到发射方案和接收方案,执行步骤S6;
步骤S4采用第一干扰对齐算法对发送信号和接收信号进行处理的过程:S41.分别选取主信道最大奇异值对应的右奇异向量和左奇异向量作为保密发送端Alice的保密波束成形向量va和保密接收端Bob的接收向量ub;
S42.判断保密发送端Alice的天线数Ma是否满足 若满足,则执行步骤S43,若不满足,则执行步骤S44;
S43.基于约束矩阵,采用迫零方法计算保密发送端Alice的人工噪声预编码矩阵Wa、非保密接收端Rxk的接收矩阵Uk和非保密发送端Txk的预编码矩阵Vk;然后执行步骤S46;
S44.判断非保密发送端Txk的数据流个数dk和保密发送端Alice的人工噪声数据流个数dan是否满足简化算法约束条件,若满足,则执行步骤S45;若不满足,则减小数据流个数dk或减小人工噪声数据流个数dan,并返回步骤S44;
S45.执行改进干扰对齐简化算法,并判断是否干扰对齐;若是,则执行步骤S46,若不是,则减小数据流个数dk或减小人工噪声数据流个数dan,并返回步骤S45;
S46.输出保密发送端Alice的人工噪声预编码矩阵Wa、非保密接收端Rxk的接收矩阵Uk、非保密发送端Txk的预编码矩阵Vk、保密发送端Alice的保密波束成形向量va和保密接收端Bob的接收向量ub;
S5.采用第二干扰对齐算法对发送信号和接收信号进行处理,得到发射方案和接收方案,执行步骤S6;
步骤S5采用第二干扰对齐算法对发送信号和接收信号进行处理的过程:S51.减小非保密发送端Txk的数据流个数dk或减小保密发送端的人工噪声数据流个数dan;
S52.执行改进干扰对齐算法;
S53.判断是否干扰对齐;若是,则执行步骤S54,若不是,则减小数据流个数dk或减小人工噪声数据流个数dan,并返回步骤S52;
S54.输出发射方案和接收方案;
S6.根据发射方案和接收方案进行信号安全传输。
2.根据权利要求1所述的一种基于系统配置的干扰对齐安全传输方法,其特征在于,在步骤S3中,若无线通信系统中每个非保密发送端的天线数都满足第一条件,则执行步骤S4。
3.根据权利要求1所述的一种基于系统配置的干扰对齐安全传输方法,其特征在于,步骤S45执行改进干扰对齐简化算法的过程包括:S451.初始化非保密接收端Rxk的接收矩阵Uk,并满足
S452.根据接收矩阵Uk和保密接收端Bob的接收向量ub计算保密发送端Alice的干扰协方差矩阵 通过干扰协方差矩阵 获取保密发送端Alice的人工噪声预编码矩阵Wa;
S453.根据保密发送端Alice的人工噪声预编码矩阵Wa计算非保密接收端Rxk的干扰协方差矩阵Qk,通过干扰协方差矩阵Qk更新非保密接收端Rxk的接收矩阵Uk;
S454.根据保密接收端Bob的接收向量ub、干扰协方差矩阵Qk和接收矩阵Uk计算系统干扰泄漏;
S455.若系统干扰泄漏收敛或超过预设迭代次数,则结束循环并执行步骤S46,否则返回步骤S452。
4.根据权利要求3所述的一种基于系统配置的干扰对齐安全传输方法,其特征在于,系统干扰泄漏的计算公式为:其中,I表示系统干扰泄漏,Tr[]表示对矩阵的求迹操作,Qb表示保密接收端Bob的干扰协方差矩阵,Pk表示非保密发送端Txk的发射功率,Pa表示保密发送端Alice的发射功率,Hbj表示非保密发送端Txj与保密接收端Bob间的信道,dan表示人工噪声数据流个数,Hba表示保密发送端Alice与保密接收端Bob间的信道。
5.根据权利要求1所述的一种基于系统配置的干扰对齐安全传输方法,其特征在于,步骤S43的约束矩阵表示为:其中,X表示与人工噪声信号有关的干扰矩阵,Y表示与保密发送端Alice发送的保密信号有关的干扰矩阵,Zk表示与非保密发送端Txk发送的公共信号有关的干扰矩阵, 表示保密接收端Bob的接收向量ub的共轭转置,Hba表示保密发送端Alice到保密接收端Bob之间的信道,Hbk表示非保密发送端Txk到保密接收端Bob之间的信道;
采用迫零方法计算人工噪声预编码矩阵Wa、接收矩阵Uk和预编码矩阵Vk:令人工噪声预编码矩阵Wa的列向量为null(X)的一组标准正交基中的向量;
令预编码矩阵Vk的列向量为null(Zk)的一组标准正交基中的向量;
令接收矩阵Uk的列向量为 的一组标准正交基中的向量。
6.根据权利要求1所述的一种基于系统配置的干扰对齐安全传输方法,其特征在于,步骤S44所述的简化算法约束条件包括:其中,Nk表示第k个非保密接收端Rxk的天线数量。