CN113595675B - 一种最大化安全数据传输速率的干扰管理方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种最大化安全数据传输速率的干扰管理方法及其系统，其方案是：发射机之间共享信道状态和数据信息；目标与干扰通信对分别设计预编码向量与滤波向量；目标通信发射机引入功率分配因子α和安全因子β，构造maxSRIM信号；再通过遍历得到使系统安全速率最大的α和β值，并根据该α和β值计算maxSRIM信号的预编码向量，目标通信发射机构造maxSRIM信号，将其与期望信号一同向目标通信接收机发送；最后目标通信接收机从接收混合信号中恢复出目标通信的期望数据。本发明通过对目标通信发射机的发射功率进行合理分配，能够最大化系统的安全速率，用于目标通信接收机遭受干扰，且受到窃听威胁情况下的数据传输。

Description

一种最大化安全数据传输速率的干扰管理方法及其系统

技术领域

本发明属于通信技术领域，主要设计一种最大化安全数据传输速率的干扰管理方法，具体是一种实现无线安全和消除干扰对期望通信的影响的方法，能够在已知窃听者信道信息的情况下最大化系统的安全速率，可应用于多种无线通信系统。

背景技术

随着信息技术的快速发展以及移动终端设备的广泛使用，无线通信技术已经全面应用于商业、工作、娱乐等活动中。由于无线信道的广播特性，无线空中接口对于所有用户都是开放的，这使得通信内容容易受到恶意用户的窃听。物理层安全(Physical LayerSecurity，PLS)作为一种很有前景的技术概念被提出，它通过利用无线信道的噪声、随机衰落等特性来保证信道中的信号不被非法窃听，目前物理层安全技术已经成为无线通信安全领域的一个重要研究方向。

PLS是对传统基于密钥的安全机制的补充，传统的密钥加密方法以Shannon的安全模型为基础，该模型假设信道中没有噪声和干扰，数据发送端和接收端通过使用共同的密钥对信息进行加密和解密来实现信息的保密性，当密钥的数量与消息相同时，理论上可以实现完全保密。然而，在无线网络中，密钥加密方法会产生大量的密钥，如何对密钥进行安全有效的管理、分发和维护都面临着巨大的挑战。此外，随着量子力学的发展，量子计算会使窃听者拥有更强大的计算能力，可能导致未来基于密钥加密的方法无法获得足够的保密性。

Wyner AD.The wire-tap channel[J].Bell system technical journal,1975,54(8):1355-1387(窃听信道)，研究了不使用密钥的信息理论安全，并提出了点对点通信的窃听信道模型，证明了实现安全通信的条件是目标接收方与信源之间的信道条件优于窃听方与信源之间的信道条件。Nandan N,Majhi S，Wu H C.Secure beamforming for MIMO-NOMA-based cognitive radio network[J].IEEE Communications Letters，2018，22(8):1708-1711(基于MIMO-NOMA的认知网络中的安全波束形成)，设计了一种下行迫零波束成形技术，可以使基站发出的信号在邻近小区以及本小区内的非目标通信接收机处的信息泄露为零，从而实现上述区域内的安全通信。Liu Z，Liu J，Kato N，et al.Divide-and-conquerbased cooperative jamming:Addressing multiple eavesdroppers in closeproximity[C]//IEEE INFOCOM 2016-The 35th Annual IEEE International Conferenceon Computer Communications.IEEE，2016:1-9(分治式协作干扰：近距离应对多个窃听者)，针对存在多个窃听者，并且窃听者位置未知的场景，提出一种利用协作干扰对窃听者分而治之的物理层安全方案，该方案将待发送消息编码分为多个编码块并依次发送，并为每个编码块的传输设置一个干扰机，可以使窃听者无法获得全部的编码块，从而实现安全传输。He B,She Y,Lau V K N.Artificial Noise Injection for Securing Single-Antenna Systems[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology,2017,66(10):9577-9581(单天线系统的人工噪声注入)，提出一种应用于单天线系统的人工噪声方案，根据该方案，目标通信接收机在数据传输开始前先广播一个伪随机人工噪声，目标通信发射机接收到的该人工噪声并将其与目标信号一同发送，由于目标接收机已知发射机发送的人工噪声，因此可以消除人工噪声对自己的影响，而人工噪声却会对窃听者产生干扰，从而保证通信的安全。Zhang W,Chen J,Kuo Y,et al.Artificial-Noise-Aided OptimalBeamforming in Layered Physical Layer Security[J].IEEE CommunicationsLetters,2018,23(1):72-75(分层物理层安全中的人工噪声辅助最优波束成形)，针对包含具有不同安全级别的消息和用户的通信场景，提出了一种人工噪声辅助的波束成形方案，利用基于连续凸逼近的算法获得最优的数据预编码以及人工噪声的协方差矩阵，能够在使低安全等级的信息传输达到一定保密容量的前提下，最大限度地改善高安全等级信息的安全性能。

无线网络中除了存在安全问题，各类干扰也是影响无线网络性能的重要因素。传统的干扰管理方法例如干扰对齐(Interference Alignment，IA)、干扰中和(InterferenceNeutralization,IN)、迫零(Zero-Forcing,ZF)接收等，通过抑制、消除、改变干扰来达到改善目标通信质量的效果。随着研究的深入，人们开始尝试着利用环境中的干扰，例如干扰再生，干扰能量收集等，在物理层安全方面的一些研究中，人们也尝试利用环境干扰来实现安全通信。

综上所述，无线网络同时面临干扰与窃听威胁，而现有的安全管理方法由于未对干扰进行处理，无法保证通信的可靠性，因此，设计兼顾通信可靠性(抗干扰)与信息保密性(抗窃听)的传输方法具有重要意义。

发明内容

本发明提出了一种最大化安全数据传输速率的干扰管理方法(Maximum SecrecyRate Interference Management,maxSRIM)，该方法利用发射机之间的协作以及信号间的相互作用，提高目标通信接收机的信号质量，同时对处于目标信号接收范围内的窃听者产生干扰，在保证目标通信接收机处的接收信噪比SNR(或信干噪比SINR)足够的情况下，恶化窃听者的窃听信号质量，在已知窃听者信道信息的情况下最大化系统的安全速率，提高信息传输的安全性。

本发明包括以下步骤：

(1)目标通信发射机和干扰通信发射机均与一个控制器相连，目标通信接收机估计自己与目标通信发射机之间的信道状态信息并反馈给目标通信发射机，干扰通信接收机估计自己与干扰通信发射机之间的信道状态信息并反馈给干扰通信发射机，目标通信发射机和干扰通信发射机通过控制器共享信道状态信息；窃听设备作为系统内合法用户，估计自己与目标通信发射机之间的信道状态信息并发送给目标通信发射机；

(2)目标通信对和干扰通信对分别根据各自的信道状态信息设计发射预编码向量与接收滤波向量；

(3)目标通信发射机根据发射预编码向量、接受滤波向量，确定最大化安全数据传输速率的干扰管理(maxSRIM)信号的最大可用功率P_maxSRIM；

(4)目标通信发射机根据调整最大可用功率P_maxSRIM以及功率分配因子α和安全因子β，计算maxSRIM信号的预编码向量p_s,STIM，并构造使系统安全速率最大的maxSRIM信号s_maxSRIM，目标通信发射机将maxSRIM信号s_maxSRIM与携带期望数据x₀的目标通信信号一同发给目标通信接收机，并使用s_maxSRIM对目标通信接收机受到的干扰进行管理。

(5)目标通信接收机使用滤波向量f₀从接收混合信号中恢复出数据x₀，数据x₀为目标通信发射机向目标通信接收机发送的期望数据。

本发明的设计思路是在保证目标通信接收机处的接收信噪比SNR(或信干噪比SINR)达到预设门限要求的前提下，将目标通信发射机的发射功率合理分配给maxSRIM信号，从而使系统的安全传输速率最大化。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、与现有技术相比，本发明在管理干扰，提高目标通信接收机的SNR(或SINR)的同时，还能够对环境中的窃听者造成干扰，恶化其窃听信号质量，从而同时提高目标通信的有效性和机密性。

2、本发明由目标通信发射机进行maxSRIM信号的构造和发送，目标通信接收机处只需估计其与目标通信发射机之间的信道状态信息以及对接收信号进行滤波处理，无需其它信号处理工作，便于实现。

3、本发明通过遍历目标通信发射机处所有可能的功率分配情况，能够得到最大化系统安全速率的功率分配方案，从而实现更高的安全性。

附图说明

图1是本发明的实现流程图。

图2是本发明使用的无线局域网WLAN下行通信系统模型图。

图3是目标通信接收机Bob的接收信噪比门限γ_th不同时，maxSRIM方法得到的Bob和Eve的速率以及安全速率随信噪比η的变化情况。

图4是目标通信接收机Bob的接收信噪比门限γ_th＝10dB时，maxSRIM方法与选取其它非最优α和β值获得的系统安全速率。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例，对本发明作进一步描述。

1，参照图2，本发明采用包含目标通信发射机Alice、目标通信接收机Bob、窃听者Eve以及一个或多个干扰通信对的WLAN下行通信场景作为系统模型。Alice与干扰发射机Tx_k(k＝1，2...K)均与一个WLAN控制器相连，可以进行包括信道状态信息(Channel StateInformation，CSI)，待发送数据在内的信息共享。假设所有发射机的发射功率均为P_t，并且配备N_T根发射天线。Bob和Eve的接收天线数相等，均为N_R，由于作为移动台的接收机相比于发射机受到更严格的成本、硬件等限制，可以假设N_T≥N_R，定义从Alice到Bob之间的通信信道为H_AB，Alice到Eve之间的通信信道为H_AE，干扰发射机Tx_k与Bob之间的干扰信道为H_TkB，采用空间不相关瑞利平坦衰落信道模型，信道矩阵的元素是服从独立同分布的零均值、单位方差的复高斯随机变量。假设H_AB、H_AE和H_TkB相互独立，并且具有块衰落(Block fading)特性，即信道参数在由若干连续传输周期组成的块中保持不变，在相邻块之间随机变化。系统中的所有发射机采用波束成形(Beamforming，BF)的方式向其接收机发送一路信号，x₀表示Alice发送给Bob的目标通信数据，x_k(k＝1，2...K)表示Tx_k发送给其对应接收机STA_k的数据，满足E(||x₀||²)＝E(||x_k||²)＝1，E(·)表示求数学期望。

参照图1，为了简单，假设Bob只受到一个干扰发射机(记为Tx)的干扰，本发明的实施步骤如下：

(1)发射机之间实现信道状态信息和数据信息的共享：

目标通信发射机和干扰通信发射机均与一个控制器相连，目标通信接收机估计自己与目标通信发射机之间的信道状态信息并反馈给目标通信发射机，干扰通信接收机估计自己与干扰通信发射机之间的信道状态信息并反馈给干扰通信发射机，目标通信发射机和干扰通信发射机通过控制器共享信道状态信息；窃听设备估计自己与目标通信发射机之间的信道状态信息并发送给目标通信发射机；

(2)目标通信对和干扰通信对分别根据各自的信道状态信息设计发射预编码向量与接收滤波向量；

(3)目标通信发射机根据发射预编码向量、接收滤波向量确定最大化安全数据传输速率的干扰管理(maxSRIM)信号的最大可用功率P_maxSRIM；

(4)目标通信发射机根据调整最大可用功率P_maxSRIM以及功率分配因子α和安全因子β，计算maxSRIM信号的预编码向量p_s,STIM，并构造使系统安全速率最大的maxSRIM信号s_maxSRIM，目标通信发射机将maxSRIM信号s_maxSRIM与携带期望数据x₀的目标通信信号一同发给目标通信接收机，并使用s_maxSRIM对目标通信接收机受到的干扰进行管理。

(5)目标通信接收机使用滤波向量f₀从接收混合信号中恢复出数据x₀，数据x₀为目标通信发射机向目标通信接收机发送的期望数据。

本实施例中，目标通信发射机的发射信号除了目标信号还发射maxSRIM信号。

在上述实施例的基础上，步骤(3)中目标通信发射机计算maxSRIM信号预编码向量，包括有如下步骤：

(3a)目标通信发射机计算目标通信信号的方向d_w＝H_ABp₀/||H_ABp₀||，以及干扰通信发射机发射的干扰i在目标通信信号上的投影分量其中/>是关于目标通信信号的投影矩阵，上标H表示复共轭，P_t，I表示干扰通信发射机的发射功率，干扰与目标通信信号正交的分量为i^Q＝i-i^In，干扰数据x₁为干扰通信发射机向干扰通信接收机发送的干扰数据，信道矩阵H_AB为目标通信发射机对其与目标通信接收机之间的信道矩阵，信道矩阵H_TB为干扰通信发射机对其与干扰通信接收机之间的信道矩阵，目标通信的发射预编码向量p₀为目标通信发射机对其与目标通信接收机之间的信道矩阵H_AB进行奇异值分解，并取其右奇异矩阵的第一列向量的值，干扰通信的发射预编码向量p₁为干扰通信发射机对其与干扰通信接收机之间的信道矩阵H_TB进行奇异值分解，并取其右奇异矩阵的第一列向量的值；。

(3b)目标通信发射机根据根据干扰i在目标通信信号上的投影分量i^In，计算完全消除干扰在目标通信信号上的投影分量所需的功率

(3c)在目标通信接收机的信噪比需满足时，目标通信发射机计算出最小发射功率/>γ_th表示目标通信接收机正常解码信号所需的最小信噪比，信道矩阵H_AB为目标通信接收机对其与目标通信发射机之间的信道矩阵，目标通信的接收滤波向量f₀为目标通信接收机对其与目标通信发射机之间的信道矩阵H_AB进行奇异值分解，并取其左奇异矩阵的第一列向量的值；

(3d)目标通信发射机根据其总的发射功率P_t，D以及目标通信信号最小发射功率P_w，计算maxSRIM信号的可用功率P_maxSRIM＝P_t，D-P_w。

在上述实施例的基础上，步骤(4)中目标通信发射机构造maxSRIM信号，包括有如下步骤：

(4a)目标通信发射机引入功率分配因子α和安全因子β，将maxSRIM信号表示为当P_maxSRIM≤P_is时，设置β_opt＝0，此时s_maxSRIM＝-αi^In，α的取值上限为/>目标通信发射机计算系统安全速率R_S＝max{R_B-R_E，0}，并在[0，α_MAX]范围内通过遍历确定使R_S最大的α_opt，其中R_B＝log₂(1+ξ_B)表示目标通信接收机处的数据传输速率，ξ_B表示目标通信接收机处的信噪比(或信干噪比)，R_E＝log₂(1+ξ_E)表示窃听者处的数据传输速率，ξ_E表示窃听者处的信噪比(或信干噪比)；

当P_maxSRIM≥P_is时，i^In可以被完全消除，遍历α∈[0,1]，其中当α∈[0,1)时，设置目标通信发射机计算系统安全速率R_S＝max{R_B-R_E,0}，并在区间[0,1)内遍历使R_S最大的/>当α＝1时，设置/>此时s_maxSRIM＝-i^In+βi^Q，考虑到maxSRIM信号的发射功率β的取值范围为β^-≤β≤β⁺，其中目标通信发射机计算R_S＝max{R_B-R_E,0}，并在[β^-,β⁺]范围内通过遍历确定使安全速率R_S最大的/>目标通信发射机综合比较/>和/>获得的安全速率，选取使R_S最大的作为α_opt和β_opt。βOpt表示选择当前设置的β

(4b)在已知窃听者与目标通信发射机之间的信道矩阵的情况下，目标通信发射机根据α_opt和β_opt计算maxSRIM信号的预编码向量构造并发送maxSRIM信号/>

在上述实施例的基础上，步骤(5)中目标通信接收机从接收混合信号中恢复出数据x₀，包括有如下步骤：

(5a)目标通信接收机收到的包括maxSRIM信号、目标通信信号和干扰的混合信号为等式右边第一项是目标通信信号，第二项是maxSRIM信号，第三项是受到的干扰，第四项是目标通信接收机处的噪声n_B。

(5b)目标通信接收机使用接收滤波向量f₀对接收到的混合信号进行滤波处理，当α_opt＜1时，滤波后的估计信号为该等式右边第二项为目标通信接收机处的残留干扰；当α_opt＝1时，目标通信接收机受到的干扰被完全消除，估计信号/>

本实施例haiti共一种应用以上所述最大化安全数据传输速率的干扰管理方法的通信系统。

本发明的应用效果通过以下的仿真实验做进一步说明：

一、仿真条件：

目标通信发射机Alice向目标通信接收机Bob发送一路目标通信信号，Bob接收到来自一个干扰通信发射机Tx的干扰。窃听者Eve只能接收到来自Alice的信号，而不会受到干扰通信发射机的干扰。Alice和Tx以及Bob和Eve配备N_T＝N_R＝2根天线，且Alice和Tx的发射功率均为P_t，定义信噪比并设置η∈[0,20]dB。采用蒙特卡洛仿真，通过随机生成5000组信道样本并在根据信道样本执行所提算法和用于比较的算法，获得相应的速率性能样本，最后对求5000个速率样本求平均，得到如图3和图4所示的仿真结果。

二、仿真内容：

在上述仿真条件下，用本发明方法得到Bob的接收信噪比门限γ_th不同时，maxSRIM方法获得的速率性能随η的变化情况，用R_B和R_E分别表示Bob和Eve的接收数据传输速率，定义安全速率R_S＝max{R_B-R_E，0}。如图3所示，R_B和R_S均随着η的增大逐渐增大，而R_E先增加，然后趋于稳定。当η较低时，为了达到γ_th，Alice需要将P_t中较多的部分用于向Bob发送期望信号，分配给maxSRIM信号的功率较低，Eve收到的干扰较小，因此R_E会先增加。当η足够大的时候，P_t在使Bob的γ达到γ_th的同时，还有较多的功率可用于maxSRIM信号，又因为maxSRIM的目标是使R_S最大，因此maxSRIM可以从提高R_B和抑制R_E两方面改善R_S，当将功率用于maxSRIM信号以抑制R_E的收益低于将功率用于期望信号传输对R_B的改善时，Alice会将更多的功率分配给期望信号传输。因此R_E随着η的增加先增大然后趋于稳定，而R_B会随着η的增加而持续增大。

如图3所示，当γ_th＝10dB时，η＝0dB处的R_B、R_E和R_S均为0，这是因为此时Alice的发射功率不足以使Bob的接收信噪比/信干噪比达到γ_th＝10dB，所以Alice中止数据传输，导致各个数据速率均为0。当η较低时，γ_th＝10dB的R_B、R_E和R_S分别低于γ_th＝5dB时的R_B、R_E和R_S，这是因为当η较低时，P_t以较高的概率无法满足γ＝γ_th，并且γ_th越高，由于P_t不足而导致目标通信发射机Alice中止数据传输的概率越高，所以导致γ_th＝10dB时低η区间的R_B、R_E和R_S低于γ_th＝5dB时的结果。而随着η的增大，γ_th＝5dB和γ_th＝10dB两种情况下得到的R_B、R_E和R_S分别趋于相同，这是因为η足够大时，Alice可以提供足够的P_t，使maxSRIM方法可以满足γ_th＝5dB和γ_th＝10dB，并且，当maxSRIM方案分配给期望信号的功率达到γ_th＝10dB所要求的最低的期望信号的功率时，γ_th＝5dB的期望信号功率要求也同时被满足，所以η足够大时，maxSRIM方案得到的用于确定期望信号和maxSRIM信号的分配功率的(α_opt,β_opt)能够同时满足γ_th＝5dB和γ_th＝10dB的条件要求，因此在γ_th＝5dB和γ_th＝10dB条件下得到相同的速率性能。

如图4所示，当γ_th＝10dB时，将maxSRIM方法与其他选取非最优α和β值的方法进行对比。如图所示，选取α₁＝1，时得到的R_S明显低于maxSRIM方法得到的安全速率R_S。

对于本领域的技术人员来说，可以根据以上的技术方案和构思，给出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形都应该包括在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种最大化安全数据传输速率的干扰管理方法，应用于包括目标通信对，干扰通信对和窃听者的混合无线通信网络中，所述目标通信对包括目标通信发射机和目标通信接收机，所述干扰通信对包括干扰通信发射机和干扰通信接收机，其特征在于，包括以下步骤：

(1)目标通信发射机和干扰通信发射机均与一个控制器相连，目标通信接收机估计自己与目标通信发射机之间的信道状态信息并反馈给目标通信发射机，干扰通信接收机估计自己与干扰通信发射机之间的信道状态信息并反馈给干扰通信发射机，目标通信发射机和干扰通信发射机通过控制器共享信道状态信息；窃听设备估计自己与目标通信发射机之间的信道状态信息并发送给目标通信发射机；

(2)目标通信对和干扰通信对分别根据各自的信道状态信息设计发射预编码向量与接收滤波向量；

(3)目标通信发射机根据发射预编码向量、接收滤波向量，确定目标通信发射机的最大化安全数据传输速率的干扰管理maxSRIM信号的最大可用功率P_maxSRIM；

(4)目标通信发射机根据最大可用功率P_maxSRIM以及功率分配因子α和安全因子β，计算maxSRIM信号的预编码向量p_s,STIM，并构造使混合无线通信网络中安全数据传输速率最大的maxSRIM信号s_maxSRIM，目标通信发射机将maxSRIM信号s_maxSRIM与携带期望数据x₀的目标通信信号一同发给目标通信接收机，并使用s_maxSRIM对目标通信接收机受到的干扰进行管理；

(5)目标通信接收机使用接收滤波向量f₀从接收的混合信号中恢复出数据x₀，数据x₀为目标通信发射机向目标通信接收机发送的期望数据；

所述步骤(3)，包括有以下步骤：

(3a)目标通信发射机计算目标通信信号的方向d_w＝H_ABp₀/||H_ABp₀||，以及干扰通信发射机发射的干扰i在目标通信信号上的投影分量其中，/>是关于目标通信信号的投影矩阵，上标H表示复共轭，P_t,I表示干扰通信发射机的发射功率，干扰与目标通信信号正交的分量为i^Q＝i-i^In，干扰数据x₁为干扰通信发射机向干扰通信接收机发送的干扰数据，信道矩阵H_AB为目标通信发射机对其与目标通信接收机之间的信道矩阵，信道矩阵H_TB为干扰通信发射机对其与干扰通信接收机之间的信道矩阵，目标通信的发射预编码向量p₀为目标通信发射机对其与目标通信接收机之间的信道矩阵H_AB进行奇异值分解，并取其右奇异矩阵的第一列向量的值，干扰通信的发射预编码向量p₁为干扰通信发射机对其与干扰通信接收机之间的信道矩阵H_TB进行奇异值分解，并取其右奇异矩阵的第一列向量的值；

(3b)目标通信发射机根据干扰i目标通信信号上的投影分量，计算完全消除干扰在目标通信信号上的投影分量所需的功率

(3c)在目标通信接收机的信噪比需满足时，则目标通信发射机计算出最小发射功率/>γ_th表示目标通信接收机正常解码信号所需的最小信噪比，信道矩阵H_AB为目标通信接收机对其与目标通信发射机之间的信道矩阵，目标通信的接收滤波向量f₀为目标通信接收机对其与目标通信发射机之间的信道矩阵H_AB进行奇异值分解，并取其左奇异矩阵的第一列向量的值；

(3d)目标通信发射机根据其总的发射功率P_t,D以及目标通信信号最小发射功率P_w，计算maxSRIM信号的最大可用功率P_maxSRIM＝P_t,D-P_w；

所述步骤(4)中目标通信发射机构造maxSRIM信号，包括有如下步骤：

(3e)目标通信发射机根据功率分配因子α和安全因子β，将maxSRIM信号表示为

(4a)当P_maxSRIM<P_is时，设置β_opt＝0，此时s_maxSRIM＝-αi^In，α的取值上限为目标通信发射机计算系统安全数据传输速率R_S＝max{R_B-R_E,0}，并在[0,α_MAX]范围内通过遍历确定使R_S最大的α_opt，其中R_B＝log₂(1+ξ_B)表示目标通信接收机处的数据传输速率,R_E＝log₂(1+ξ_E)表示窃听者处的数据传输速率，ξ_B表示目标通信接收机处的信噪比(或信干噪比)，ξ_E表示窃听者处的信噪比；

当P_maxSRIM≥P_is时，i^In被完全消除，遍历α∈[0,1]，其中当α∈[0,1)时,设置目标通信发射机计算系统安全数据传输速率R_S＝max{R_B-R_E,0}，并从[0,1)内遍历使R_S最大的当α＝1时，设置/>此时s_maxSRIM＝-i^In+βi^Q，考虑到maxSRIM信号的发射功率β的取值范围为β^-≤β≤β⁺，其中目标通信发射机计算R_S＝max{R_B-R_E,0}，并在[β^-,β⁺]范围内通过遍历确定使安全数据传输速率最大的/>目标通信发射机综合比较/>和/>获得的安全数据传输速率，选取使安全数据传输速率最大的作为α_opt和β_opt；

(4b)在已知窃听设备与目标通信发射机之间的信道矩阵的情况下，目标通信发射机根据(4a)得到的α_opt和β_opt，计算maxSRIM信号的预编码向量构造maxSRIM信号

2.根据权利要求1所述的最大化安全数据传输速率的干扰管理方法，其特征在于，步骤(5)，包括有以下步骤：

(5a)目标通信接收机收到的包括maxSRIM信号、目标通信信号和干扰信号的混合信号为等式右边第一项是目标通信信号，第二项是maxSRIM信号，第三项是受到的干扰，第四项是目标通信接收机处的噪声n_B；

(5b)目标通信接收机使用接收滤波向量f₀对接收到的混合信号进行滤波处理，当α_opt<1时，滤波后的估计信号为等式右边第二项为目标通信接收机处的残留干扰；当α_opt＝1时，目标通信接收机受到的干扰被完全消除，估计信号

3.一种应用权利要求1或2所述最大化安全数据传输速率的干扰管理方法的通信系统。