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申请/专利权人：哈尔滨工业大学

摘要：本发明公开了一种面向相关主窃信道具有鲁棒性的人工噪声辅助的波束成形方案。步骤1：建立主信道CSI不完整时的相关多输入单输出MISO窃听信道模型；步骤2：设置信源Alice处的发射功率，合法用户Bob和非串通的窃听用户Eve处的中断SINR以及合法用户和窃听用户处信干噪比中断概率SINR‑OP；步骤3：建立在给定合法用户Bob和非串通的窃听用户Eve处，合法用户和窃听用户处信干噪比中断概率SINR‑OP约束条件下的合法用户Bob处中断SINR最大化非凸优化问题；步骤4：将步骤3最大化非凸优化问题转化为凸问题进行求解。本发明使得合法用户Bob获得较高的目标中断信干噪比SINR，从而有效提升合法用户Bob处的通信性能。

主权项：1.一种面向相关主窃信道具有鲁棒性的人工噪声辅助的波束成形方法，其特征在于，所述波束成形方法包括以下步骤：步骤1：建立主信道的信道状态信息CSI不完整时的相关多输入单输出MISO窃听信道模型；步骤2：设置信源Alice处的发射功率，合法用户Bob和非串通的窃听用户Eve处的中断信干噪比SINR以及信干噪比中断概率SINR-OP；步骤3：建立在给定合法用户Bob和非串通的窃听用户Eve处，信干噪比中断概率SINR-OP约束条件下的合法用户Bob处中断信干噪比SINR最大化非凸优化问题；步骤4：将步骤3最大化非凸优化问题转化为凸问题进行求解；采用信干噪比中断概率SINR-OP作为服务质量QoS的约束条件，其定义为：PoutΓ＝Pr{γ＜Γ},10其中，Γ表示中断信干噪比SINR的阈值，Pout为中断信干噪比SINR的概率，γ为SINR；当波束成形的目标是在给定合法用户Bob和非串通的窃听用户Eve处信干噪比中断概率SINR-OP约束条件下最大化合法用户Bob处的中断信干噪比SINR时，优化问题表示为， 其中，εd指合法用户Bob的信干噪比中断概率SINR-OP，εk指非串通的窃听用户Eve处要求的信干噪比中断概率SINR-OP；P为信源Alice处的发射功率；Γd代表合法用户Bob处目标中断信干噪比SINR，是一个变量；而Γe代表非串通的窃听用户Eve处的目标中断信干噪比SINR，是一个预先设置好的常数；w表示用于发射数据符号的波束成形器，其中为复数高斯分布；V表示人工噪声矢量，用户集合定义为所述优化问题式11转化为如下等价形式： 令εk＝1-1-ε1K，ε信干噪比中断概率SINR-OP，并进行秩松驰，得到 令Σd＝W-ΓdV，对于概率限制条件Pr{γd≤Γd}≤εd改写成下列形式 其中，为零均值单位方差复高斯矢量，IN指N维单位矩阵，并且 其中，指从信源Alice到合法用户Bob的主信道矢量，指hd的信道估计矢量，指复数域的N维列矢量，Hd为主信道协方差矩阵；采用伯恩斯坦型不等式将概率限制条件14保守地转化成如下确定形式： 其中，σd＝-lnεd，s-Λ＝max{λmax-Λ,0},λmax-Λ是矩阵-Λ的最大特征值；令Σe＝W-ΓeV，对于概率限制条件Pr{γk≤Γe}≥1-εk改写成下列形式 其中，为零均值单位方差复高斯矢量，并且 其中，Hk为窃听信道协方差矩阵，指从信源Alice到第k个非串通的窃听用户Eve的窃听信道矢量，指hk的信道估计矢量，指复数域的N维列矢量；采用伯恩斯坦型不等式将概率限制条件19保守地转化成如下确定形式： 其中，σk＝-lnεk，s+Λ＝max{λmaxΛ,0}，λmaxΛ是矩阵Λ的最大特征值。

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