1.一种避免消除有用信号的改进干扰对齐安全传输方法,其特征在于,包括:S1:保密发射端向接收端发送保密信号,非保密发射端向接收端发送非保密信号;接收端包括保密接收端、非保密接收端和窃听用户;
S2:采用避免消除有用信号的改进干扰对齐算法对发送信号和接收信号进行处理,得到发射方案和接收方案;采用避免消除有用信号的改进干扰对齐算法对发送信号和接收信号进行处理的过程包括:S21:分别取主信道最大奇异值对应的左奇异向量和右奇异向量作为保密发射端波束成形向量和保密接收端的接收向量;
S22:初始化非保密发射端波束成形向量和AN预编码矩阵;
S23:根据非保密发射端波束成形向量和AN预编码矩阵计算保密接收端的干扰协方差矩阵;根据保密发射端波束成形向量、非保密发射端波束成形向量和AN预编码矩阵计算非保密接收端的干扰协方差矩阵;
计算保密接收端的干扰协方差矩阵的公式为:
其中,Qb表示保密接收端的干扰协方差矩阵,P表示信号发射功率,Hbj表示第j个非保密发射端到保密接收端的信道,vj表示第j个非保密发射端波束成形向量,K表示非保密发射端的数量,dan表示非保密信号的数量,Hba表示保密发射端到保密接收端的信道,Wa表示AN预编码矩阵;
计算非保密接收端的干扰协方差矩阵的公式为:
其中,Qk表示非保密接收端的干扰协方差矩阵,Hkj表示第j个非保密发射端到第k个非保密接收端的信道,vj表示第j个非保密发射端波束成形向量,Hka表示保密发射端到第k个非保密接收端的信道,va表示保密发射端波束成形向量;
S24:根据非保密接收端的干扰协方差矩阵计算非保密接收端的接收向量;
计算非保密接收端的接收向量的公式为:
uk=x1[Qk]
其中,uk表示第k个非保密接收端的接收向量,x1[Qk]表示第k个非保密接收端的干扰协方差矩阵最小特征值对应的特征向量;
S25:根据保密接收端的接收向量、保密接收端的干扰协方差矩阵、非保密接收端的接收向量和非保密接收端的干扰协方差矩阵计算系统干扰泄露;
计算系统干扰泄露的公式为:
其中,I表示系统干扰泄露,ub表示保密接收端的接收向量;
S26:设置迭代次数阈值;当干扰泄漏收敛或超过迭代次数阈值,输出非保密发射端波束成形向量、非保密接收端的接收向量和AN预编码矩阵;否则,执行步骤S27;
S27:根据保密接收端的接收向量和非保密接收端的接收向量计算保密发射端的干扰协方差矩阵和非保密发射端的干扰协方差矩阵;根据保密发射端的干扰协方差矩阵和非保密发射端的干扰协方差矩阵更新发射端波束成形向量和AN预编码矩阵,返回步骤S23;
计算保密发射端的干扰协方差矩阵的公式为:
其中,表示非保密发射端的干扰协方差矩阵;
计算非保密发射端的干扰协方差矩阵的公式为:
其中,表示第k个非保密发射端的干扰协方差矩阵,Hbk表示第k个非保密发射端到保密接收端之间的信道,uj表示第j个非保密接收端的接收向量,Hjk表示第k个非保密发射端到第j个非保密接收端之间的信道;
S3:根据发射方案和接收方案构建最大化安全速率目标函数;最大化安全速率目标函数如下:s.t.Pr(γe(φ)>μ)=ε
其中,RS表示保密发射端的安全传输速率,ε表示允许的最大安全中断概率,μ表示与中断概率有关的阈值,γ表示保密接收端的有效信噪比;γe(φ)表示窃听用户的信干噪比,φ表示功率分配比例;
S4:求解最大化安全速率目标函数,得到最优保密发射端功率分配方案;根据发射方案、接收方案和最优保密发射端功率分配方案进行信号安全传输;其中最优保密发射端功率分配方案为最优功率分配比例与其对应的发射端最大安全速率。