面向卫星-地面协同通信系统的物理层安全传输设计

来源：电讯技术杂志2017年第12期北京时间：

作者：欧阳键,许拔,袁灿,姜杨威,庄天行

单位：(南京邮电大学 通信与信息工程学院，南京 210003;南京电讯技术研究所，南京 210007;解放军陆军工程大学 通信工程学院，南京 210007;南京邮电大学 海外教育学院，南京 210023)

摘要：为增强多窃听者场景下的卫星-地面协同通信系统数据传输安全性，首先建立以卫星链路物理层安全传输速率最大化为优化准则、地面链路传输质量和信号发送功率为约束条件的卫星-地面协同传输优化问题。由于该优化问题的非凸性，随后通过引入辅助变量，将原问题分解为主、次两个子问题进行迭代求解，其中主问题为一维搜索问题，次问题则需进一步借助半正定松弛和矩阵变换方法转换为等价凸优化问题。最终，提出一种基于物理层安全的卫星-地面协同传输设计方案。计算机仿真结果表明，信号发射功率和卫星天线数的增加可提升系统安全速率，而窃听者数量的增加则会使得系统安全性降低。

关键词：卫星-地面协同通信系统；物理层安全；波束成形；凸优化；

基金资助：南京邮电大学校级科研基金（NY214140，NY215135）；国防科技项目