基于零空間投影的全雙工保密通信系統(tǒng)發(fā)射預(yù)編碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及全雙工保密通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于零空間投影的全雙工保 密通信系統(tǒng)發(fā)射預(yù)編碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 附圖1示出了一個全雙工全雙工保密保密通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括全雙工的第一信 源和第二信源，還包括竊聽者，其中第一信源和第二信源同時發(fā)送和接收信息。第一信源和 第二信源均具有咐良發(fā)送天線，第一信源、第二信源和竊聽者的接收天線均是單天線。
[0003] 對于附圖1所示的通信系統(tǒng)而言，存在的技術(shù)問題是:如何優(yōu)化第一信源和第二信 源的發(fā)射預(yù)編碼矩陣(也叫協(xié)方差矩陣），從而在保證安全的情況下降低干擾，使得系統(tǒng)容 量最大化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于零空間投影的全雙工保密通信系統(tǒng)發(fā)射預(yù)編碼 方法，W解決上述的技術(shù)問題。
[0005] 本發(fā)明的一個實施例提供了一種基于零空間投影的全雙工保密通信系統(tǒng)發(fā)射預(yù) 編碼方法，該全雙工保密通信系統(tǒng)包括第一信源、第二信源和竊聽者，該方法包括:發(fā)射預(yù) 編碼矩陣零空間投影步驟:將第一信源的發(fā)射預(yù)編碼矩陣和第二信源的發(fā)射預(yù)編碼矩陣分 別投影到其自干擾信道的零空間，W得到第一奇異值矩陣和第二奇異值矩陣;第一奇異值 矩陣更新步驟:將第二奇異值矩陣保持不變，對第一奇異值矩陣進(jìn)行更新;第二奇異值矩陣 更新步驟:將第一奇異值矩陣保持不變，對第二奇異值矩陣進(jìn)行更新；安全和速率計算步 驟:根據(jù)一輪更新得到的第一奇異值矩陣和第二奇異值矩陣計算全雙工保密通信系統(tǒng)的安 全和速率；W及發(fā)射預(yù)編碼矩陣輸出步驟：當(dāng)最近兩次計算得到的全雙工保密通信系統(tǒng)的 安全和速率的差值不超過預(yù)先設(shè)定的口限值時，用最近一輪更新得到的第一奇異值矩陣和 第二奇異值矩陣計算第一信源的發(fā)射預(yù)編碼矩陣和第二信源的發(fā)射預(yù)編碼矩陣。
【附圖說明】
[0006] 通過閱讀下文優(yōu)選實施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點和益處對于本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實施方式的目的，而并不認(rèn)為是對本發(fā)明 的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。其中在附圖中，參考數(shù)字 之后的字母標(biāo)記指示多個相同的部件，當(dāng)泛指運些部件時，將省略其最后的字母標(biāo)記。在附 圖中：
[0007] 圖1為全雙工全雙工保密保密通信系統(tǒng)的示意圖；
[000引圖2為本發(fā)明的基于零空間投影的全雙工保密通信系統(tǒng)發(fā)射預(yù)編碼方法的一個實 施例的流程圖；
[0009]圖3所示為本發(fā)明的基于零空間投影的全雙工保密通信系統(tǒng)發(fā)射預(yù)編碼過程中的 發(fā)射預(yù)編碼矩陣零空間投影步驟的一個實施例的流程圖；
[0010] 圖4所示為本發(fā)明的基于零空間投影的全雙工保密通信系統(tǒng)發(fā)射預(yù)編碼過程中的 第一奇異值矩陣更新步驟的一個實施例的流程圖。
[0011] 在附圖中，使用相同或類似的標(biāo)號來指代相同或類似的元素。
【具體實施方式】
[0012] 現(xiàn)在將參考附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實施方式。應(yīng)當(dāng)理解，附圖中示出和 描述的實施方式僅僅是示例性的，意在闡釋本發(fā)明的原理和精神，而并非限制本發(fā)明的范 圍。
[0013] 參考圖2,圖2為本發(fā)明的基于零空間投影的全雙工保密通信系統(tǒng)發(fā)射預(yù)編碼方法 的一個實施例200的流程圖。圖2所示的實施例200可W包含如下步驟201至205。
[0014] 步驟201是發(fā)射預(yù)編碼矩陣零空間投影步驟:將第一信源的發(fā)射預(yù)編碼矩陣和第 二信源的發(fā)射預(yù)編碼矩陣分別投影到其自干擾信道的零空間，W得到第一奇異值矩陣和第 二奇異值矩陣。
[0015] 在本發(fā)明的一個實施例中，參考圖3,步驟201可W包含如下子步驟301至303。
[0016] 在子步驟301中，分別計算第一信源的自干擾信道的零奇異值所對應(yīng)的第一奇異 向量和第二信源的自干擾信道的零奇異值所對應(yīng)的第二奇異向量。
[0017] 在本發(fā)明的一個實施例中，可W對第一信源的自干擾信道haa進(jìn)行奇異值分解，得 到其零奇異值對應(yīng)的第一奇異向量的集合化。類似地，可W對第一信源的自干擾信道hbb進(jìn) 行奇異值分解，得到其零奇異值對應(yīng)的第一奇異向量的集合化。
[0018] 在子步驟302中，根據(jù)下列公式計算固定量的值：
[0020] 其中，hab為第一信源到第二信源的傳輸信道矢量，hae為第一信源到竊聽者的傳輸 信道矢量;hba為第二信源到第一信源的傳輸信道矢量，hbe為第二信源到竊聽者的傳輸信道 矢量;Oa為第一信源的接收端噪聲標(biāo)準(zhǔn)差，Ob為第二信源的接收端噪聲標(biāo)準(zhǔn)差，Oe為竊聽者 的接收端噪聲標(biāo)準(zhǔn)差。運些變量可W預(yù)先設(shè)定或者通過別的方法或裝置得到。Uf為化的共 輛轉(zhuǎn)置，Uf為化的共輛轉(zhuǎn)置。
[0021] 在子步驟303中，根據(jù)第一奇異向量計算第一信源的發(fā)射預(yù)編碼矩陣的第一奇異 值矩陣并根據(jù)第二奇異向量計算第二信源的發(fā)射預(yù)編碼矩陣的第二奇異值矩陣。
[0022] 在本發(fā)明的一個實施例中，第一奇異值矩陣Xi = UfQuU,，第二奇異值矩陣 於=巧化U;。其中，Qa為第一信源的發(fā)射預(yù)編碼矩陣，Qb為第二信源的發(fā)射預(yù)編碼矩陣。
[0023] 在具體實現(xiàn)子步驟303時，可W用預(yù)先設(shè)定的Qa、Qb的初始值Ql"、Qf先計算得到 Xl、X2的初始值#、Zf。
[0024] 步驟202是第一奇異值矩陣更新步驟:將第二奇異值矩陣保持不變，對第一奇異值 矩陣進(jìn)行更新。
[0025] 在本發(fā)明的一個實施例中，參考圖4,步驟202可W進(jìn)一步包括子步驟401至403。
[0026] 在子步驟401中，計算
[0027] 其中，表示電。的共輛轉(zhuǎn)置，)(滬表示第k輪更新得到的第二奇異值矩陣。
[002引在子步驟402中，對矩陣0[ +邱。廂U +巧h Jif,)進(jìn)行特征值分解，得到其最大特 征值對應(yīng)的特征向量q。其中，i培為的共輛轉(zhuǎn)置，I為單位矩陣。
[0029] 在子步驟403中，計算妒")二{CW ' Ww )〉()。 1〇， J\Pqq'')<i)
[0030] 其中，Pa為第一信源的最大發(fā)射功率，，巧為的共輛轉(zhuǎn)置，ir"表示第k+i輪更 新得到的第一奇異值矩陣，X產(chǎn)表示第k輪更新得到的第一奇異值矩陣， /妃)=虹雜+昭) - Io卽+喊(;哨。6)。
[0031] 步驟203是第二奇異值矩陣更新步驟:將第一奇異值矩陣保持不變，對第二奇異值 矩陣進(jìn)行更新。
[0032] 步驟203可W采用與步驟202類似的執(zhí)行過程，運里就不再寶述。
[0033] 步驟204是安全和速率計算步驟:根據(jù)一輪更新得到的第一奇異值矩陣和第二奇