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专利号: 2024117562565
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种面向MISO的隐蔽通信优化方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)构建面向MISO的隐蔽通信系统模型,所述隐蔽通信系统模型包括具有多天线的发射机、兼具接收和干扰的接收机、以及监听者;

(2)构建面向MISO的隐蔽通信的优化问题为:,

式中,表示平均隐蔽速率,下标a,b,w分别表示发射机、接收机和监听者, 表示发射机的发射功率, 分别为发射机和接收机的模拟波束成形向量, 为接收机发射干扰信号的功率, 表示噪声方差, 表示发射机与接收机之间链路的信道系数向量,表示接收机的自干扰信道的信道系数向量, 表示对关于 和 的函数求期望, 表示对关于 和 的函数求期望,表示监听者做出不准确决策的最小所需概率, 表示的第k个元素, 表示 的第m个元素, 表示发射机的发射天线数量, 表示接收机发射天线数量, 表示发射机的最大发射功率,上标H表示共轭转置, 表示发射机与监听者之间链路的信道系数向量, 表示接收机与监听者之间链路的信道系数向量;

表示监听者的检测错误概率,具体为:

,

式中, 表示接收机发射干扰信号的最大发射功率, ,, 和 分别表示接收机和发射机发送的信号到达监听者处的能量;

(3)将所述优化问题转化为凸优化问题;

(4)对凸优化问题迭代求解,直至得到使平均隐蔽速率值最大时 的值,作为隐蔽通信最优策略输出。

2.根据权利要求1所述的面向MISO的隐蔽通信优化方法,其特征在于,步骤(3)中所述凸优化问题具体为:,

,

,

,

,

式中, 为平均隐蔽速率R采用下界优化方法替换后的函数,和 为转化时引入的辅助变量, 表示 的共轭,Re()表示取实部, 表示接收机发射干扰信号的最大发射功率;表示莱斯因子, 表示接收机的自干扰信道的视距分量,且 ,表示接收机的自干扰信道的非视距分量, 表示辅助变量, 表示自干扰信道归一化的第1,…, 个响应向量, 表示接收机自干扰信道第

1,…, 条子路径信号发射端的发射角, 表示接收机自干扰信道子路径数量;

、 分别表示 和 服从的复高斯分布的协方差矩阵, 表示满足的 的转换值, ,  , 、 为中间变量, 分别表示第( )次迭代时 、 的最优解, 、 分别为辅助变量, 表示 的第i行第i列的元素, 表示 第j行第j列的元素, 表示求迹。

3.根据权利要求2所述的面向MISO的隐蔽通信优化方法,其特征在于,步骤(4)具体包括:(4.1)设置 的初始值 ,设置迭代次数l=1;

(4.2)固定 ,求解问题 ,得到 的最优解 :,

(4.3)基于最优解 ,固定 ,求解问题 ,得到 的最优解:

,

(4 .4)将 更新为 ,将 更新为 ,并采用逐次凸逼近方法,求解问题,得到当前次迭代时 、 的值作为最优解 , , ;

(4.5)判断平均隐蔽速率差值是否达到预设阈值,若是则执行(4.6),否则将l=l+1,返回执行(4.2);

(4.6)将此时 、 的值作为隐蔽通信最优策略输出。

4.根据权利要求1所述的面向MISO的隐蔽通信优化方法,其特征在于,所述面向MISO的隐蔽通信系统模型的信道模型为:,

下标 , 表示x与y之间链路的信道系数向量, 表示x与y之间链路的子路径数量, 表示x与y之间链路平均路径损耗, 表示x的天线数量, 表示x与y之间链路第 条子路径的小尺度信道增益, , 表示归一化的第s个响应向量,且 , 表示x与y

之间链路第s条子路径信号发射端的发射角, ,  ,表示天线间距, 表示载波波长,表示 中任意值, 表示x与y之间链路的发射端的发射天线数量。

5.一种面向MISO的隐蔽通信优化系统,其特征在于,包括:通信模型建立模块,用于构建面向MISO的隐蔽通信系统模型,所述隐蔽通信系统模型包括具有多天线的发射机、兼具接收和干扰的接收机、以及监听者;

优化问题构建模块,用于构建面向MISO的隐蔽通信的优化问题为:,

式中,表示平均隐蔽速率,下标a,b,w分别表示发射机、接收机和监听者, 表示发射机的发射功率, 分别为发射机和接收机的模拟波束成形向量, 为接收机发射干扰信号的功率, 表示噪声方差, 表示发射机与接收机之间链路的信道系数向量,表示接收机的自干扰信道的信道系数向量, 表示对关于 和 的函数求期望, 表示对关于 和 的函数求期望,表示监听者做出不准确决策的最小所需概率, 表示的第k个元素, 表示 的第m个元素, 表示发射机的发射天线数量, 表示接收机发射天线数量, 表示发射机的最大发射功率,上标H表示共轭转置, 表示发射机与监听者之间链路的信道系数向量, 表示接收机与监听者之间链路的信道系数向量;

表示监听者的检测错误概率,具体为:

,

式中, 表示接收机发射干扰信号的最大发射功率, ,, 和 分别表示接收机和发射机发送的信号到达监听者处的能量;

问题转化模块,用于将所述优化问题转化为凸优化问题;

问题求解模块,用于对凸优化问题迭代求解,直至得到使平均隐蔽速率值最大时的值,作为隐蔽通信最优策略输出。

6.根据权利要求5所述的面向MISO的隐蔽通信优化系统,其特征在于,所述凸优化问题具体为:,

,

,

,

,

式中, 为平均隐蔽速率R采用下界优化方法替换后的函数,和 为转化时引入的辅助变量, 表示 的共轭,Re()表示取实部, 表示接收机发射干扰信号的最大发射功率;表示莱斯因子, 表示接收机的自干扰信道的视距分量,且 ,表示接收机的自干扰信道的非视距分量, 表示辅助变量, 表示自干扰信道归一化的第1,…, 个响应向量, 表示接收机自干扰信道第1,…,条子路径信号发射端的发射角, 表示接收机自干扰信道子路径数量; 、 分别表示 和 服从的复高斯分布的协方差矩阵, 表示满足的 的转换值, ,  , 、 为中间变量,分别表示第( )次迭代时 、 的最优解, 、 分别为辅助变量, 表示的第i行第i列的元素, 表示 第j行第j列的元素, 表示求迹。

7.根据权利要求6所述的面向MISO的隐蔽通信优化系统,其特征在于,所述问题求解模块具体包括:初始值设置单元,用于设置 的初始值 ,设置迭代次数l=1;

第一问题求解单元,用于固定 ,求解问题 ,得到 的最优解 :

,

第二问题求解单元,用于基于最优解 ,固定 ,求解问题 ,得到 的最优解 :

,

第三问题求解单元,用于将 更新为 ,将 更新为 ,并采用逐次凸逼近方法,求解问题 ,得到当前次迭代时 、 的值作为最优解 , , ;

截止判定单元,用于判断平均隐蔽速率差值是否达到预设阈值,若是则执行策略输出单元,否则将l=l+1,返回执行第一问题求解单元;

策略输出单元,用于将此时 、 的值作为隐蔽通信最优策略输出。

8.根据权利要求5所述的面向MISO的隐蔽通信优化系统,其特征在于,所述面向MISO的隐蔽通信系统模型的信道模型为:,

下标 , 表示x与y之间链路的信道系数向量, 表示x与y之间链路的子路径数量, 表示x与y之间链路平均路径损耗, 表示x的天线数量, 表示x与y之间链路第 条子路径的小尺度信道增益, , 表示归一化的第s个响应向量,且 , 表示x与y之间链路第s条子路径信号发射端的发射角, ,  , 表示天线间距, 表示载波波长,表示 中任意值, 表示x与y之间链路的发射端的发射天线数量。