1.一种基于GEO卫星通信系统的鲁棒安全波束调度方法,其特征在于,包括:S1:构建GEO卫星通信网络;
S2:根据GEO卫星通信网络构建系统合法用户和速率最大化的安全波束调度模型;
S3:引入椭球模型,构建有界信道不确定性模型;
S4:根据GEO卫星通信系统合法用户和速率最大化的安全波束调度问题和有界信道不确定性问题构建鲁棒安全波束调度模型;
S5:求解鲁棒安全波束调度问题,得到波束调度方案;
S6:GEO卫星根据所述波束调度方案进行信息传输。
2.根据权利要求1所述的一种基于GEO卫星通信系统的鲁棒安全波束调度方法,其特征在于,所述GEO卫星通信网络包括:一个GEO卫星配备M个多馈源单反射面天线,产生N个波束同时服务地面端的K个合法用户和L个窃听者。
3.根据权利要求1所述的一种基于GEO卫星通信系统的鲁棒安全波束调度方法,其特征在于,系统合法用户和速率最大化的安全波束调度模型表示为:s.t.C1:||w||2+Tr(Σ)≤Pmax,
C2:
C3:Σ≥0.
其中,Rk表示第k个合法用户传输速率,表示第k个合法用户的最小传输安全速率,表示第k个合法用户需求的最小传输安全速率,w表示卫星波束赋形矢量,Σ表示人工噪声协方差,Pmax表示卫星的最大发射功率,Tr(·)表示矩阵的迹,K表示合法用户个数,C1为卫星最大发射功率约束,C2为第k个合法用户最小安全速率约束,C3为人工噪声协方差的半正定约束。
4.根据权利要求3所述的一种基于GEO卫星通信系统的鲁棒安全波束调度方法,其特征在于,第k个合法用户的最小传输安全速率为:其中,hk表示卫星到地面端第k个合法用户的信道矢量,gl表示卫星到地面端第l个窃听者的信道矢量,σk2表示合法用户接收端加性高斯白噪声的噪声功率,σl2表示窃听者接收端加性高斯白噪声的噪声功率,上标H表示共轭矩阵,表示窃听者集合。
5.根据权利要求4所述的一种基于GEO卫星通信系统的鲁棒安全波束调度方法,其特征在于,卫星到地面端第k个合法用户的信道矢量表示为:其中,表示有关第k个合法用户自由空间损耗的参数,bk表示远场波束矢量,rk表示雨衰矢量,θk表示信道相位矢量,⊙表示哈达玛积。
6.根据权利要求1所述的一种基于GEO卫星通信系统的鲁棒安全波束调度方法,其特征在于,有界信道不确定性模型表示为:其中,和分别表示合法信道和窃听信道的不确定性集合;hk、和Δhk分别表示卫星到地面端第k个合法用户的实际信道矢量、估计信道矢量和估计信道矢量误差,gl、和Δgl分别表示卫星到地面端第l个窃听者的实际信道矢量、估计信道矢量和估计信道矢量误差,εk和εl分别表示合法信道和窃听信道的估计信道矢量误差上界。
7.根据权利要求1所述的一种基于GEO卫星通信系统的鲁棒安全波束调度方法,其特征在于,鲁棒安全波束调度问题表示为:s.t.C1:Tr(W)+Tr(Σ)≤Pmax,
C2:
C3:Σ≥0,W≥0,
C4:Rank(W)=1,
C5:
其中,K表示合法用户个数,Rk表示第k个合法用户的传输速率,W=wwH,w表示卫星波束赋形矢量,上标H表示共轭矩阵,Σ表示人工噪声协方差,Pmax表示卫星的最大发射功率,Tr(·)表示矩阵的迹,表示第k个合法用户最小传输安全速率,表示第k个合法用户需求的最小传输安全速率,Rank(·)表示矩阵的秩,Δhk和Δgl分别表示合法信道和窃听信道的估计信道矢量误差,和分别表示合法信道和窃听信道的不确定性集合,C1为卫星最大发射功率约束,C2为第k个合法用户最小安全速率约束,C3为人工噪声协方差的半正定约束,C4为秩1约束。
8.根据权利要求1所述的一种基于GEO卫星通信系统的鲁棒安全波束调度方法,其特征在于,求解鲁棒安全波束调度问题的过程包括:S51:引入松弛变量将目标函数和有界不确定性约束转化成易处理形式,得到重写的鲁棒安全波束调度问题;
S52:采用指数替换法、连续凸逼近、泰勒级数展开、S-Procedure算法和半正定松弛法,将鲁棒安全波束调度问题转化为标准的凸优化问题;
S53:采用凸优化工具对凸优化问题进行求解,得到卫星波束赋形矢量、人工噪声协方差,即鲁棒安全波束调度方案。