本發(fā)明屬于信息技術(shù)安全領(lǐng)域，尤其涉及一種協(xié)作信道非理想信道估計條件下基于人工噪聲的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中功率分配方法。
背景技術(shù)：
：近年來，物理層安全已成為無線通信領(lǐng)域的研究熱點，發(fā)展迅猛。物理層安全技術(shù)是利用無線信道的多樣性和時變性以及通信雙方信道特征的唯一性和互易性，實現(xiàn)安全傳輸。其不需要密鑰分發(fā),能實現(xiàn)快速的接入和高強度的安全性能。多天線傳輸波束成形技術(shù)以其能提高數(shù)據(jù)傳輸，提高無線通信的穩(wěn)定性且能夠提高功率增益及空間自由度增益，成倍地增加信道容量和自帶安全特性成為了實現(xiàn)物理層安全最重要的技術(shù)之一，通過多天線傳輸波束成形與安全編碼的聯(lián)合設(shè)計，可以實現(xiàn)兼容4G的簡單、可選5G物理層安全技術(shù)。在早期由Wyner和Maurer進(jìn)行了基礎(chǔ)的理論研究之后，經(jīng)過一段時間的沉寂，物理層安全的研究工作在近十年開始復(fù)蘇，重新回到了通信領(lǐng)域的研究前沿。物理層安全的原理在于探索制約信息量的通信信道與噪聲固有的隨機性，針對無線網(wǎng)絡(luò)中竊聽者的存在，采取多種技術(shù)方法來降低竊聽者的信道容量，增強合法通信信道的安全容量。為了提升無線衰落環(huán)境下的安全容量，研究人員近來探索了各種無線物理層安全增強方法，包括人工噪聲、波束成形、協(xié)作中繼、多輸入多輸出、和協(xié)作干擾等技術(shù)手段。相關(guān)科學(xué)家提出了利用協(xié)作干擾的方法來改善無線物理層安全，即通過無線網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)作干擾節(jié)點產(chǎn)生人工噪聲以提高點對點安全容量，分析表明在多天線通信鏈路中，目標(biāo)節(jié)點與協(xié)作干擾節(jié)點按照約定協(xié)議工作，可以實現(xiàn)所產(chǎn)生的人工噪聲在不影響接收節(jié)點的情況下有效干擾竊聽節(jié)點，從而實現(xiàn)對合法用戶通信不造成任何不利影響的前提下顯著惡化竊聽信道質(zhì)量。目前多數(shù)物理層安全的傳輸模型都是建立在理想信道估計條件下展開研究的。針對協(xié)作信道是非理想信道估計的情況，估計得到的信道與實際信道必然存在誤差，因此協(xié)作干擾機以估計的信道狀態(tài)信息設(shè)計的干擾信號必然會對合法接收者造成干擾，這會導(dǎo)致合法接收者信干噪比(SignaltoInterferenceplusNoiseRatio,SINR)降低。因此，在考慮協(xié)作信道是非理想信道估計的情況下研究有用信號和人工噪聲信號之間合理功率分配對系統(tǒng)實際安全性能有重要的影響。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種協(xié)作信道非理想信道估計條件下基于人工噪聲的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中功率分配方法，通過加入?yún)f(xié)作干擾器機發(fā)送干擾信號建立協(xié)作關(guān)系，協(xié)作干擾機利用非理想信道估計方法估計得到的信道狀態(tài)信息設(shè)計干擾信號，使干擾信號的干擾作用發(fā)揮更好；發(fā)射源利用理想信道估計方法估計得到的信道狀態(tài)信息設(shè)計發(fā)射信號，在有用信號和人工噪聲信號之間進(jìn)行功率分配調(diào)整，在保證實際安全性能的基礎(chǔ)上，盡可能向合法用戶發(fā)送有用信息，使系統(tǒng)的安全速率達(dá)到最大。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：協(xié)作信道非理想信道估計條件下基于人工噪聲的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中功率分配方法，它包括以下步驟：S1：合法接收端同時向發(fā)射源發(fā)射端和協(xié)作干擾機發(fā)送導(dǎo)頻序列，所述導(dǎo)頻序列經(jīng)過發(fā)射端到合法接收端的實際信道同時經(jīng)過協(xié)作干擾機到合法接收端的實際信道S2：發(fā)射端接收所述導(dǎo)頻序列并做理想信道估計得到理想信道hb，即實際信道與估計得到信道相等，協(xié)作干擾機接收導(dǎo)頻序列并做非理想信道估計得到非理想信道hbc，即實際信道與估計信道存在誤差，記其中代表隨機向量的協(xié)方差矩陣；S3：發(fā)射端和協(xié)作干擾機分別利用信道矩陣hb、hbc設(shè)計各自的發(fā)射信號s、sc；、S4：發(fā)射端和協(xié)作干擾機同時發(fā)射信號給合法接收端，發(fā)射信號s、sc分別經(jīng)過到達(dá)合法接收端，同時發(fā)射信號s、sc分別經(jīng)過竊聽信道到達(dá)竊聽端，發(fā)射端和協(xié)作干擾機到竊聽端的信道矩陣分別表示為he、hec；S5：合法接收端和竊聽端接收到消息分別為yb、ye，分別計算信干噪比，表示為γb(φ)和γe(φ)，計算非理想信道hbc的估計條件下最優(yōu)功率分配比φmax及最大安全傳輸速率Rs_max；S6：計算理想信道hb的估計條件下最優(yōu)功率分配比φ*及最大安全傳輸速率Rs*；S7：比較理想與非理想信道估計條件下系統(tǒng)的最大安全傳輸速率Rs*和Rs_max，得出結(jié)論。所述的步驟S5中考慮到發(fā)射信號經(jīng)過的實際合法信道與步驟S3設(shè)計信號時使用的估計信道存在估計誤差，則合法接收端的接收信號有變；此時，系統(tǒng)的最優(yōu)功率分配比及最大安全傳輸速率也是有相應(yīng)的變化。設(shè)發(fā)射端和協(xié)作干擾機僅知道竊聽端的信道統(tǒng)計信息，其中竊聽信道用表示，協(xié)作干擾機到竊聽端之間的信道用表示；設(shè)he和hec相互獨立，均服從零均值循環(huán)對稱復(fù)高斯分布；設(shè)發(fā)射端要向合法接收端發(fā)送一個數(shù)據(jù)流；為了阻止竊聽端竊聽到有用信息，發(fā)射端的發(fā)送信號需要進(jìn)行有用信號和人工噪聲信號之間的功率分配，同時協(xié)作干擾機需要發(fā)射干擾信號；根據(jù)發(fā)射信號的設(shè)計原則可知簡化表達(dá)式，合法接收端接收到的信號yb和竊聽端接收到的信號ye分別表示為：yb=h~bHs+h~bcHsc+nb=hbHs+(hbc+δbc)Hsc+nb=hbHs+hbcHsc+δbcHsc+nb=hbHs+δbcHsc+nb]]>ye=heHs+hecHsc+ne]]>其中nb,ne～CN(0,1)分別代表噪聲對合法接收端和竊聽端的影響；發(fā)射端發(fā)射信號s中的人工噪聲信號部分應(yīng)對合法接收端沒有任何影響，故滿足：s=Paφvx+Pa(1-φ)Na-1Nvn]]>其中Pa表示發(fā)射端的發(fā)送功率約束；φ∈[0,1]表示Pa的功率分配比；x～CN(0,1)和分別表示高斯碼本的數(shù)據(jù)信號和高斯噪聲向量，并且是相互獨立的；等式右邊第一項表示信息軸方向的信號，其中第二項表示人工噪聲向量，其中的列向量構(gòu)成的零空間的標(biāo)準(zhǔn)正交基；協(xié)作干擾機發(fā)射信號sc也應(yīng)對合法接收端沒有任何影響，即因此sc表示為sc=PcNc-1Wz]]>其中Pc表示協(xié)作干擾機的發(fā)送功率約束；W的列向量形成了的零空間的標(biāo)準(zhǔn)正交基；表示一個高斯噪聲向量；合法接收端的信干燥比表示成：γb(φ)=Paφ||hb||21+PcNc-1||δbcHWbc||2;]]>其中Pa表示發(fā)射端的發(fā)送功率約束；φ∈[0,1]表示Pa的功率分配比；已知且Wbc的列向量形成了的零空間的標(biāo)準(zhǔn)正交基，從而得到故γb(φ)=Paφ||hb||21+PcσNc-1=γcφ;]]>其中，Pc表示協(xié)作干擾機的發(fā)射功率；Nc表示協(xié)作干擾機的發(fā)射天線數(shù)。竊聽端的信干燥比表示成：γe(φ)=Paφ|heHv|21+Pa(1-φ)Na-1|heHNv|2+PcNc-1||hecHW||2;]]>要實現(xiàn)安全中斷容量最大化，該優(yōu)化問題等價為一個功率分配問題，描述如下：max0≤φ≤1Rs=log2(1+γφ1+μ)]]>s.t.Pr(γe(φ)＞μ)＝ε,0≤Rs≤Cb.其中γ＝Pa||hb||2，Rs表示安全傳輸速率，ε表示安全中斷概率約束，Cb＝log2(1+γb(φ))表示主信道的信道容量，表示和中斷概率有關(guān)的閾值；求解安全中斷概率約束為：ln(1ϵ)=ωPa+ln[1+(1-φ)ω]+3ln(1+ωd)]]>其中和由上式看出ω是一個關(guān)于φ的隱函數(shù)，且顯然ω(φ)＞0，則功率分配問題的公式就表示成：Rs(φ)=log2(1+φγc1+φω(φ))]]>求出使系統(tǒng)安全速率Rs達(dá)到最大的φmax值及最大值Rs_max＝Rs(φmax)。步驟S6中計算理想信道hb的估計條件下最優(yōu)功率分配比φ*及最大安全傳輸速率Rs*包括：設(shè)發(fā)射端和協(xié)作干擾機分別對主信道和協(xié)作信道都做理想信道估計得到信道信息設(shè)計的發(fā)射信號向量分別為和合法接收端和竊聽端的接收信號分別表示為yb=hbHs+hbcHsc+nb]]>ye=heHs+hecHsc+ne]]>其中nb,ne～CN(0,1)分別代表噪聲對合法接收端和竊聽端的影響；理想信道估計的條件下，合法接收端和竊聽端的信干燥比分別表示為γb(φ)＝Paφ||hb||2γe(φ)=Paφ|heHv|21+Pa(1-φ)Na-1|heHNv|2+PcNc-1||hecHW||2]]>要實現(xiàn)安全中斷容量最大化，該優(yōu)化問題等價為一個功率分配問題，描述如下：max0≤φ≤1Rs=log2(1+γφ1+μ)]]>s.t.Pr(γe(φ)＞μ)＝ε,0≤Rs≤Cb.其中γ＝Pa||hb||2，Rs表示安全傳輸速率，ε表示安全中斷概率約束，Cb＝log2(1+γb(φ))表示主信道的信道容量，表示和中斷概率有關(guān)的閾值；求解安全中斷概率約束為：ln(1ϵ)=ωPa+ln[1+(1-ϵ)ω]+3ln(1+ωd)]]>其中和由上式看出ω是一個關(guān)于φ的隱函數(shù)，且顯然ω(φ)＞0，則功率分配問題的公式就表示成：Rs(φ)=log2(1+φγ1+φω(φ))]]>由于ω(φ)不能表示成閉型，采用數(shù)值分析方法求解上式的最優(yōu)功率分配比φ*及最大安全傳輸速率Rs*。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供了一種協(xié)作信道非理想信道估計條件下基于人工噪聲的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中功率分配方法，在協(xié)作干擾機考慮對協(xié)作信道的估計存在估計誤差的情況下，設(shè)計干擾信號sc，減弱協(xié)作干擾機發(fā)射的干擾信號sc對合法接收端的干擾，提高系統(tǒng)的實際安全性能，提高該功率分配方案的可靠性，實現(xiàn)了更貼近現(xiàn)實環(huán)境下無線網(wǎng)絡(luò)中保密消息的安全傳輸?？紤]到協(xié)作信道是非理想信道估計的情況，本發(fā)明提出的協(xié)作方案具有更高可靠性，更符合實際的安全性的特點。附圖說明圖1為理想信道估計條件下協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中的傳輸模型；圖2為協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中協(xié)作干擾機到合法接收端間信道存在估計誤差的傳輸模型；圖3為協(xié)作干擾機到合法接收端間信道存在誤差估計與完全理想信道估計模型的安全速率的比較。具體實施方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案：協(xié)作信道非理想信道估計條件下基于人工噪聲的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中功率分配方法，它包括以下步驟：S1：合法接收端同時向發(fā)射源發(fā)射端和協(xié)作干擾機發(fā)送導(dǎo)頻序列，所述導(dǎo)頻序列經(jīng)過發(fā)射端到合法接收端的實際信道同時經(jīng)過協(xié)作干擾機到合法接收端的實際信道S2：發(fā)射端接收所述導(dǎo)頻序列并做理想信道估計得到理想信道hb，即實際信道與估計得到信道相等，協(xié)作干擾機接收導(dǎo)頻序列并做非理想信道估計得到非理想信道hbc，即實際信道與估計信道存在誤差，記其中代表隨機向量的協(xié)方差矩陣；S3：發(fā)射端和協(xié)作干擾機分別利用信道矩陣hb、hbc設(shè)計各自的發(fā)射信號s、sc；、S4：發(fā)射端和協(xié)作干擾機同時發(fā)射信號給合法接收端，發(fā)射信號s、sc分別經(jīng)過到達(dá)合法接收端，同時發(fā)射信號s、sc分別經(jīng)過竊聽信道到達(dá)竊聽端，發(fā)射端和協(xié)作干擾機到竊聽端的信道矩陣分別表示為he、hec；S5：合法接收端和竊聽端接收到消息分別為yb、ye，分別計算信干噪比，表示為γb(φ)和γe(φ)，計算非理想信道hbc的估計條件下最優(yōu)功率分配比φmax及最大安全傳輸速率Rs_max；S6：計算理想信道hb的估計條件下最優(yōu)功率分配比φ*及最大安全傳輸速率Rs*；S7：比較理想與非理想信道估計條件下系統(tǒng)的最大安全傳輸速率Rs*和Rs_max，得出結(jié)論。具體地：協(xié)作信道存在估計誤差的基于人工噪聲輔助波束成形和協(xié)作干擾的協(xié)作網(wǎng)絡(luò)中功率分配及性能分析方法，如圖1所示，假設(shè)發(fā)射端向合法接收者輸保密消息，系統(tǒng)中存在一個被動的竊聽端對該消息進(jìn)行竊聽，另一個節(jié)點作為協(xié)作干擾機發(fā)射信號對竊聽端造成干擾。發(fā)射端發(fā)射的是結(jié)合了理想信道估計得到合法通信信道(發(fā)射源與合法接收端之間的通信信道，又稱主信道)信息將有用信號和人工噪聲信號之間進(jìn)行最有功率分配信號，其中人工噪聲干擾竊聽端從而降低竊聽端接收的信噪比，并盡可能多的向合法接收者發(fā)送有用保密消息，同時協(xié)作干擾機結(jié)合非理想信道估計的協(xié)作信道(協(xié)作干擾機與合法接收端之間的信道)信息設(shè)計干擾信號，全力干擾竊聽端而對合法接收端無影響，使系統(tǒng)安全速率達(dá)到最大，實現(xiàn)了無線網(wǎng)絡(luò)中保密消息最有效的安全傳輸。假設(shè)發(fā)射端和協(xié)作干擾機配有多根天線，天線數(shù)分別有Na、Nc條天線，而合法接收端和竊聽端僅配有單根接收天線，設(shè)主信道用表示，協(xié)作干擾機到合法接收端之間的信道用表示；假設(shè)發(fā)射端和協(xié)作干擾機僅知道竊聽端的信道統(tǒng)計信息，其中竊聽信道用表示，協(xié)作干擾機到竊聽端之間的信道用表示；假設(shè)he和hec相互獨立，均服從零均值循環(huán)對稱復(fù)高斯分布；假設(shè)發(fā)射端要向合法接收端發(fā)送一個數(shù)據(jù)流；為了阻止竊聽端竊聽到有用信息，發(fā)射端的發(fā)送信號需要進(jìn)行有用信號和人工噪聲信號之間的功率分配，同時協(xié)作干擾機需要發(fā)射干擾信號。首先，考慮理想信道估計條件下的最優(yōu)功率分配比及最大安全傳輸速率。假設(shè)發(fā)射端和協(xié)作干擾機分別對主信道和協(xié)作信道都做理想信道估計得到信道信息設(shè)計的發(fā)射信號向量分別為和合法接收端和竊聽端的接收信號分別表示為yb=hbHs+hbcHsc+nb---(1)]]>ye=heHs+hecHsc+ne---(2)]]>其中，nb,ne～CN(0,1)分別代表噪聲對合法接收端和竊聽端的影響。發(fā)射端發(fā)射信號s中的人工噪聲信號部分應(yīng)對合法接收端沒有任何影響，故滿足：s=Paφvx+Pa(1-φ)Na-1Nvn---(3)]]>其中，Pa表示發(fā)送端的發(fā)送功率約束；φ∈[0,1]表示Pa的功率分配比；x～CN(0,1)和分別表示高斯碼本的數(shù)據(jù)信號和高斯噪聲向量，并且是相互獨立的。等式右邊第一項表示信息軸方向的信號，其中第二項表示人工噪聲向量，其中的列向量構(gòu)成的零空間的標(biāo)準(zhǔn)正交基。協(xié)作干擾機發(fā)射信號sc也應(yīng)對合法接收端沒有任何影響，即所以sc表示為sc=PcNc-1Wz---(4)]]>其中，Pc表示協(xié)作干擾機的發(fā)送功率約束；W的列向量形成了的零空間的標(biāo)準(zhǔn)正交基；表示一個高斯噪聲向量。理想信道估計的條件下，合法接收端和竊聽端的信干燥比可以表示成γb(φ)＝Paφ||hb||2(5)γe(φ)=Paφ|heHv|21+Pa(1-φ)Na-1|heHNv|2+PcNc-1||hecHW||2---(6)]]>要實現(xiàn)安全中斷容量最大化，該優(yōu)化問題可以等價為一個功率分配問題，描述如下：max0≤φ≤1Rs=log2(1+γφ1+μ)s.t.Pr(γe(φ)>μ)=ϵ,0≤Rs≤Cb.---(7)]]>其中γ＝Pa||hb||2，Rs表示安全傳輸速率，ε表示安全中斷概率約束，Cb＝log2(1+γb(φ))表示主信道的信道容量，表示和中斷概率有關(guān)的閾值。求解安全中斷概率約束為ln(1ϵ)=ωPa+ln[1+(1-φ)ω]+3ln(1+ωd)---(8)]]>其中和由公式(8)可以看出ω是一個關(guān)于φ的隱函數(shù)，且已知ω(φ)＞0。根據(jù)公式(8)，求解隱函數(shù)ω(φ)的導(dǎo)函數(shù)，表示為T1(φ)=1+ω(φ)(1-φ)T2(φ)=ω(φ)+dω′(φ)=Paω(φ)T2(φ)T1(φ)T2(φ)+PaT2(φ)(1-φ)+3PaT1(φ)---(14)]]>顯然對于任意φ∈[0,1]都有T1(φ)＞0，T2(φ)＞0，由此可以推出ω'(φ)＞0。即函數(shù)ω(φ)在φ∈[0,1]上是關(guān)于φ嚴(yán)格遞增的函數(shù)。公式(7)就可以表示成Rs(φ)=log2(1+φγ1+φω(φ))---(9)]]>由于ω(φ)不能表示成閉型，用數(shù)值分析方法求解公式(11)的最優(yōu)功率分配比φ*及最大安全傳輸速率Rs*。對于協(xié)作信道非理想信道估計條件下最優(yōu)功率分配比φmax及最大安全傳輸速率Rs_max；根據(jù)發(fā)射信號的設(shè)計原則可知簡化表達(dá)式，合法接收端和竊聽端接收到信號表示為yb=h~bHs+h~bcHsc+nb=hbHs+(hbc+δbc)Hsc+nb=hbHs+hbcHsc+δbcHsc+nb=hbHs+δbcHsc+nb---(10)]]>ye=heHs+hecHsc+ne---(2)]]>合法接收端和竊聽端的信干燥比可以表示成γb(φ)=Paφ||hb||21+PcNc-1||δbcHWbc||2---(11)]]>已知δbc～CN(0,σINc)且Wbc的列向量形成了的零空間的標(biāo)準(zhǔn)正交基，從而得到故γb(φ)=Paφ||hb||21+Pcσ1Nc-1=γcφ---(12)]]>由于，該系統(tǒng)只知道竊聽信道的統(tǒng)計信息，竊聽端的信干燥比不變，仍為公式(6)，而安全中斷概率約束只與竊聽信道相關(guān)，故安全中斷約束條件不變。因此，安全中斷概率約束下的系統(tǒng)安全速率關(guān)于發(fā)射信號的功率分配比的關(guān)系表示為Rs(φ)=log2(1+φγc1+φω(φ))---(13)]]>根據(jù)公式(13)，Rs(φ)的導(dǎo)函數(shù)Rs'(φ)表示為Rs′(φ)=γc-ω(φ)-φω′(φ)-φ2ω(φ)γc(1+φγc)[1+φω(φ)]ln(2)---(16)]]>令G(φ)=γc-ω(φ)(1+φγc)[1+φω(φ)]---(17)]]>H(φ)=φω(φ)[1+φω(φ)]=f(φ)1+1/[φω(φ)]---(18)]]>則Rs′(φ)=1ln(2)[G(φ)-H(φ)]---(19)]]>已知由函數(shù)ω(φ)和在φ∈[0,1]上都是關(guān)于φ嚴(yán)格遞增的函數(shù)?？梢缘玫胶瘮?shù)G(φ)隨φ的增加而減小，H(φ)隨φ的增加而增大，顯而易見，函數(shù)Rs'(φ)隨φ遞減，即Rs”(φ)＜0，由此可得到：命題1：函數(shù)Rs(φ)在φ∈[0,1]上是凹函數(shù)。已知Rs”φ(＜)，0即Rs'(φ)遞減，那么若Rs'(1)≥0，對于所有φ∈(0,1]，都有Rs'(φ)≥Rs'(≥1)；若Rs'(0)≤0，對于所有φ∈(0,1]，都有Rs'(φ)＜Rs'(0)≤0。由此可得到命題2：若Rs'(1)≥0，則函數(shù)Rs(φ)在φ∈[0,1)區(qū)間上是關(guān)于φ的遞增函數(shù)；若Rs'(0)≤0，則函數(shù)Rs(φ)在φ∈(0,1]區(qū)間上是關(guān)于φ的遞減函數(shù)。利用以上得出的所有命題，分三種情況來討論：1)γc≤ω(0)根據(jù)公式(14)得Rs'(0)≤0，結(jié)合命題2可以推出當(dāng)φmax＝0時，Rs(φ)最大，值為Rs(0)。2)γc＞ω(0)且Rs'(1)＜0由γc＞ω(0)可得Rs'(0)＞0，已知Rs'(1)＜0，由此可得存在φmax∈(0,1)使得Rs'(φmax)＝0，即Rs(φmax)是最大值。3)Rs'(1)≥0結(jié)合命題2可以得出當(dāng)φmax＝1時，Rs(φ)最大，值為Rs(1)。將φmax＝1帶入公式(16)并結(jié)合Rs'(1)≥0可以得出γc-ω(1)≥(1+γc)ω'(1)已知函數(shù)ω(φ)在φ∈[0,1]上是關(guān)于φ嚴(yán)格遞增的函數(shù)，即ω'(φ)＞0，則可得上面不等式的右邊大于零，因此γc＞ω(1)，從而可以結(jié)合公式(13)得到Rs(1)＞0，即存在正的安全速率。此時，發(fā)射源發(fā)射端只發(fā)射了保密波束成形的消息，并沒有加入人工噪聲?？偨Y(jié)使用MATLAB工具求解最有功率分配比的關(guān)鍵步驟如下：1.將φ＝1和φ＝0分別帶入Rs'(φ)公式，求得Rs'(1)、Rs'(0)。2.若Rs'(1)≥0，則令φmax＝1并跳轉(zhuǎn)到5。3.若Rs'(0)≤0，則φmax＝0并跳轉(zhuǎn)到5.4.求解Rs'(φmax)＝0方程，得到φmax值并跳轉(zhuǎn)到5.5.求出最大值Rs_max＝Rs(φmax)通過以上數(shù)值分析過程并利用MATLAB工具計算找到使系統(tǒng)安全傳輸速率Rs達(dá)到最大的φmax值及最大值Rs_max＝Rs(φmax)。設(shè)定天線參數(shù)Na＝2，Nc＝4，ε＝0.1，||hb||2＝1，采取的估計誤差為σ＝0.1，并分別考慮Pc＝0dB和Pc＝10dB兩種情況。通過MATLAB仿真找到最優(yōu)解并對比作圖，如圖3所示，圖中呈現(xiàn)的是不同條件下，系統(tǒng)安全速率與發(fā)射端的總發(fā)射功率之間的關(guān)系，可以明顯看出信道hbc存在估計誤差對系統(tǒng)的安全速率影響不大，系統(tǒng)的安全速率在理想與非理想信道估計的條件下都是隨發(fā)射功率的增加而增大，趨勢不變，數(shù)值大小也差的不多。特別是，當(dāng)協(xié)作干擾機的發(fā)射功率為0dB時，該估計誤差對系統(tǒng)的安全速率幾乎沒有影響。本發(fā)明中考慮協(xié)作信道非理想信道估計條件下發(fā)送干擾信號，降低竊聽端接收的信干燥比，使系統(tǒng)安全傳輸速率達(dá)到最大。當(dāng)前第1頁1 2 3