卫星通信下行链路鲁棒安全波束成形设计

来源：系统工程与电子技术杂志2021年第5期北京时间：

作者：顾晨伟, 林志, 林敏, 解路瑶, 欧阳键, 黄硕

单位：1. 南京邮电大学通信与信息工程学院, 江苏 南京 210003；2. 国防科技大学电子对抗学院, 安徽 合肥 230037；3. 上海航天电子通讯设备研究所, 上海 201109

摘要：针对多波束卫星通信系统下行链路存在多个窃听者的场景, 在仅已知窃听者大概位置的条件下, 提出了两种鲁棒安全波束成形(beamforming, BF)方案。一种是基于卫星总发射功率受限条件下的系统安全速率最大化准则, 提出了基于广义瑞利商的鲁棒BF方案, 得到了BF权矢量的解析解。另一种是基于安全速率和卫星总发射功率约束下的安全能效最大化准则, 提出了一种分式规划、罚函数以及凸差(difference of convex, DC)规划理论相结合的嵌套迭代算法, 完成鲁棒BF设计。仿真结果表明, 跟传统的非鲁棒BF方案相比, 所提出的两种鲁棒BF方案能够获得更好的安全性能。

关键词：多波束卫星,物理层安全,鲁棒波束成形,凸优化

基金资助：重点国际合作项目(61720106003);上海航天科技创新基金(SAST2019-095);国家自然科学基金(61801234);江苏省研究生科研实践创新计划(SJCX19_0238)