能量采集多天线中继网络中基于人工噪声辅助的安全传输方案

作者：任清华; 张广大^*; 樊志凯

来源：湖南大学学报(自然科学版), 2022, 49(04): 108-118.

DOI：10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2022275

• 物理层安全
• 能量采集
• 波束成形
• 协作干扰
• 保密速率
• 半定松弛

针对多天线中继系统中继节点面临的可用能量受限问题和存在的严重信息泄露隐患，提出了一种基于能量采集技术的联合中继波束成形和多天线友好干扰机协作干扰的物理层安全传输方案.首先，构建基于放大转发（Amplify-and-Forward,AF）模式的多天线协作中继网络，其次，中继节点和友好干扰机在时隙切换（Time Switch,TS）策略下进行能量采集和保密信号传输.接着，以系统保密速率最大化（Secrecy Rate Maximization,SRM）为目标，在满足中继节点和友好干扰机采集能量约束条件下，联合设计出最优中继信号传输波束成形矩阵、人工噪声（Artificial Noise,AN）协方差矩阵和时隙切换系数.然而，由于条件约束，导致该SRM问题为非凸问题，故通过结合半定松弛（Semi-Definite Relaxation,SDR）技术以及拉格朗日对偶理论，设计出一种双层优化算法求得最优解，并且，为了降低复杂度和对比方案性能，给出了一种基于迫零预编码的次优传输方案.最后，仿真结果表明，所提方案能够显著提高系统保密性能，具备一定抗窃听攻击能力.

• 单位
  中国电子科技集团公司; 空军工程大学信息与导航学院