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龙图腾网恭喜苏州中科安源信息技术有限公司申请的专利增强OFDM系统安全性能的时间反转滤波、功率分配与人工噪声设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115278725B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-18发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202210699044.2，技术领域涉及：H04W24/02；该发明授权增强OFDM系统安全性能的时间反转滤波、功率分配与人工噪声设计方法是由雷维嘉;毕文佳设计研发完成，并于2022-06-20向国家知识产权局提交的专利申请。

本增强OFDM系统安全性能的时间反转滤波、功率分配与人工噪声设计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种增强OFDM系统安全性能的时间反转滤波、功率分配与人工噪声设计方法。针对存在窃听者的OFDM传输系统，采用时间反转预滤波增大合法信道与窃听信道特性的差异，并以系统保密速率最大化为目标对发送端子载波功率分配和人工噪声的协方差矩阵进行联合优化。功率分配问题通过寻找满足Karush‑Kuhn‑TuckerKKT一阶必要条件的解的方式求解，并利用循环前缀提供的自由度构造时域零空间人工噪声。进一步给出子载波功率分配和人工噪声的协方差矩阵的联合迭代优化方法。

本发明授权增强OFDM系统安全性能的时间反转滤波、功率分配与人工噪声设计方法在权利要求书中公布了：1.增强OFDM系统安全性能的时间反转滤波、功率分配与人工噪声设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1构建通信系统模型，根据构建的系统模型得到系统可达保密速率；包括对合法接收端和窃听端的可达保密速率进行建模，具体如下：合法端和窃听端的接收信号表示为： y B＝FRcpH0TcpFHP12s+a+w＝HP12s+FRcpH0a+w y E＝FRcpG0TcpFHP12s+a+v＝GP12s+FRcpG0a+v其中，s＝[s1,s2,…,sN]T是零均值、单位方差的信息符号矢量，F为傅里叶变换矩阵，P＝diagP1,P2,…,PN是子信道功率对角矩阵，Tcp和Rcp分别为插入和去除CP矩阵，w和v分别为合法端和窃听者端的信道加性噪声矢量，a为人工噪声矢量，将人工噪声设计成a＝Qz，其中z是一个高斯随机向量，服从其中，∑z为z的对角协方差矩阵，Q为半酉矩阵，其列向量张成RcpH0的零空间，满足RcpH0Q＝0，将发送端IFFT到接收端FFT间的发送、接收处理过程和多径信道看成等价的频域并行信道，即令H＝FRcpH0TcpFH＝diagH1,H2,…,HN，G＝FRcpG0TcpFH＝diagG1,G2,…,GN，H0和G0分别为等效合法信道和等效窃听信道对应的Toeplitz信道矩阵，分别表示为： 其中L为信道多径数目，g[l]、hB[l]、hE[l]分别表示TR预滤波器的脉冲响应，发送端到合法接收端和窃听端的信道脉冲响应；所述系统可达保密速率为 式中，N为OFDM子载波个数，Hi和Gi分别表示从发送端到合法端和窃听端的第i个子信道的复信道系数，Pi表示第i个子信道上分配的信号功率，qi＝fiTRcpG0Q，其中fiT是FFT矩阵F的第i行，[x]+表示取0和x两者中的最大值；2以可达保密速率最大化为优化目标，构造在发送功率约束条件下功率分配和人工噪声协方差矩阵的联合优化数学模型；发送功率约束条件为： 式中Pmax是每个子信道允许的平均最大发射功率，等价于将发送总功率限制为NPmax；优化问题构造为： 3将步骤2中的数学模型转化成一个两层优化问题，第一层优化问题确定最优功率分配因子，第二层优化问题为功率分配因子给定下子载波功率分配和人工噪声协方差矩阵的迭代优化；优化问题转换为一个等价的优化问题，具体包括：P和∑z在迭代求解过程中要求发送数据符号和人工噪声的功率是固定的,引入功率分配因子α∈[0,1]为人工噪声功率与总功率的比值，则1-α为分配给数据符号功率的比例，所述优化问题等价为： 0≤α≤1进一步将优化问题转换为一个等价的两层优化问题：第1层优化问题为在α的取值范围内寻找使目标函数最大的 s.t.0≤α≤1其中为α固定下，以P和∑z为变量的保密速率的最大值，即第2层优化问题为在功率分配因子给定下，人工噪声协方差矩阵和功率分配的优化： 所述第2层优化问题分解为两个需要进行迭代求解的子问题，子问题一为在人工噪声的协方差阵∑z固定下，优化子载波的功率分配P使保密速率最大化： 人工噪声的协方差阵Σz给定的情况下，优化子问题一为一个凸优化问题，用一阶KKT条件求解，得到功率最优解的表达式为 最优解是关于λ的函数，而λ由功率约束条件，即KKT条件确定为： 其中，从而将优化问题转化为求解最优拉格朗日乘子的问题；子问题二为在子载波的功率分配P固定下，优化人工噪声的协方差阵∑z使窃听信道容量最小化： 4通过迭代获得最优功率分配因子、所有子载波的功率分配以及人工噪声协方差矩阵；所述迭代算法具体为，采用黄金分割法进行求解第1层优化问题，求解的搜索过程中，需要根据黄金分割点对应的α值进行第2层优化问题的求解；通过迭代的方式，不断缩小搜索区间，直至区间对应的两个α值的保密速率之间的差值小于某个预先设定的值为止；第2层优化问题的求解具体为为∑z赋一个初始值在该下求解子问题一，得到功率分配的解P1，代入子问题二中，求解得到人工噪声协方差阵的解再代入子问题一中，进行第2轮迭代；如此重复迭代，直到收敛。

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