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多天线中继系统中人工噪声辅助的安全波束成形
  • ISSN号:1000-436X
  • 期刊名称:通信学报
  • 时间:2014.11.11
  • 页码:81-88
  • 分类:TN929.5[电子电信—通信与信息系统;电子电信—信息与通信工程]
  • 作者机构:[1]国家数字交换系统工程技术研究中心,河南郑州450002
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61171108,61379006,61401510);国家高技术研究发展计划(“863”计划)基金资助项目(2014AA01A701)
  • 相关项目:无线通信信道特征等效下的物理层安全性研究
中文摘要:

针对放大转发中继系统中转发信息易被窃听者截获的问题,提出了在中继节点处采用人工噪声辅助的安全波束成形方法。该方法以系统的安全速率最大化(SRM,secrecy rate maximization)为目标,在中继节点的总功率和单个天线功率受限情况下,联合设计最优的中继波束成形矩阵和人工噪声协方差矩阵。由于该SRM问题非凸,设计了双层优化算法,其中采用一维搜索解决外层优化问题,采用半定松弛及内点法解决内层优化问题。理论推导证明,内层优化问题总存在秩为1的最优解,即所采用的松弛技术是紧的。仿真结果表明所提的方法可以显著提高系统的安全性能。

英文摘要:

In the amplify-and-forward (AF) relay systems, the confidential information forwarded by the relay can be in- tercepted by the eavesdroppers. For guaranteeing the secure communications, an artificial noise aided secure beamform- ing method is proposed. The goal is to maximize the secrecy rate of the system by jointly designing the beamforming ma- trix and the artificial noise (AN) covariance matrix at the relay subject to the total power and the per-antenna power con- straints. This non-convex secrecy rate maximization (SRM) problem can be recast as a two-level optimization problem. The outer part can be solved by performing a one-dimensional search, and the inner part can be handled by the semidefinite relaxation (SDR) technique and interior-point methods. It is shown that there always exists a rank-one optimal solution for the SDR problem, i.e., the relaxation is tight to the original problem. Simulation results demonstrate that the proposed method can improve the security performance of the system significantly.

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期刊信息
  • 《通信学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国通信学会
  • 主编:杨义先
  • 地址:北京市丰台区成寿寺4路11号邮电出版大厦8层
  • 邮编:100078
  • 邮箱:
  • 电话:010-81055478 81055481
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-436X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2102/TN
  • 邮发代号:2-676
  • 获奖情况:
  • 信息产业部通信科技期刊优秀期刊二等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:25019