发明创造名称：利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的方法和系统
外观设计名称：
决定号：198044
决定日：2019-11-18
委内编号：1F293717
优先权日：
申请（专利）号：201511034896.6
申请日：2015-12-31
复审请求人：南方电网科学研究院有限责任公司 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：刘世茹
合议组组长：赵晓晴
参审员：贾杰
国际分类号：H04W12/02,H04L25/02
外观设计分类号：
法律依据：专利法第二十二条第三款
决定要点：某项权利要求与作为最接近的现有技术的对比文件之间存在区别特征，该区别特征未被其他对比文件公开，且也不存在采用上述区别特征来解决其技术问题的技术启示，同时目前的证据不足以证明上述区别特征是本领域的公知常识，且包含该区别特征的技术方案能够带来有益的技术效果，那么该项权利要求请求保护的技术方案具有突出的实质性特点和显著的进步，具备创造性。
全文：
本复审请求审查决定涉及申请号为201511034896.6，名称为“利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的方法和系统”的发明专利申请（下称本申请）。申请人为南方电网科学研究院有限责任公司。本申请的申请日为2015年12月31日，公开日为2016年04月13日。
经实质审查，国家知识产权局实质审查部门于2019年04月10日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-9不符合专利法第二十二条第三款有关创造性的规定。驳回决定所依据的文本为：2019年01月31日提交的权利要求书第1-9项；申请日2015年12月31日提交的说明书第1-215段（即第1-19页），说明书附图第1、2页，说明书摘要和摘要附图。驳回决定中引用的对比文件为：
对比文件1：Spatially Selective Artificial-Noise Aided Transmit Optimization for MISO Multi-Eves Secrecy Rate Maximization，《IEEE Transactions on Signal Processing》，Qiang Li等，摘要及I-III节；公开日为2013年03月31日；
对比文件2：Joint Optimization of AN-Aided Transmission and Power Splitting for MISO Secure Communications with SWIPT，《IEEE Communications Letters》，Quanzhong Li等，第II-III节，公开日为2015年09月30日。
驳回决定所针对的权利要求书的内容如下：
“1. 一种利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的方法，应用于包括发射端、合法的信息接收端、能量接收端和窃听接收端的系统模型中，所述发射端有多根天线，所述合法的信息接收端、能量接收端以及窃听者各有单根天线，其特征在于，包括：
发射端将发送信号叠加到人工噪声中得到携带信息，所述携带信息包括所述发送信号和所述人工噪声；
发射端发射所述携带信息，所述发射端的发射功率约束为：
tr(Su Sv)≤P
其中，为发送信号的协方差矩阵、为人工噪声的协方差矩阵；P为所述发送端的最大发射功率；
能量接收端接收无线能量，能量接收端接收到的无线能量为：
其中，Q为能量接收端接收到的无线能量；g为能量信道矩阵；
根据所述人工噪声的协方差矩阵、所述发送信号的协方差矩阵、信息信道矩阵和窃听信道矩阵，假定发射端知晓信息信道、能量信道和窃听信道的完美信道状态，计算信息接收端获取的安全容量为：
其中，R为安全容量，hs为信息信道矩阵，he为窃听信道矩阵；
根据所述安全容量优化所述发送信号的协方差矩阵Su和所述人工噪声的协方差矩阵Sv，使得信息接收端在发射功率和能量门限约束的条件下，最大化获得的安全速率；
能量接收端所能够接收到的最大射频能量表示为
其中，ρ≤1称为能量系数，表示把接收到的能量转化成电能过程中的损耗；
所述能量接收端接收到的能量Q满足0≤Q≤Qmax，其中Qmax的表达式如下：
Qmax＝g1P
其中，g1表示能量信道g的最大奇异值，P＝E[||x||2]表示发送端的最大发射功率。
2. 根据权利要求1所述的利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的方法，其特征在于，所述优化所述发送信号的协方差矩阵Su和所述人工噪声的协方差矩阵Sv，使得信息接收端在发射功率和能量门限约束的条件下，最大化可以获得的安全速率的步骤包括：
根据所述发射端的发射功率约束和所述能量接收端接收的无线能量以及所述安全容量将利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的表示为第一优化问题，所述第一优化问题为：
tr(Su Sv)≤P.
引入松弛变量η，将所述第一优化问题转化为第二优化问题，所述第二优化问题为：
其中，log2η为发射端与窃听端的最大的互信息，通过改变η，得到所述最大化可以获得的安全速率。
3. 根据权利要求2所述的利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的方法，其特征在于，所述通过改变η，得到所述最大化可以获得的安全速率的步骤包括：
设置η≥1；
根据所述安全容量大于或等于0，发信送号的协方差矩阵Su±0，以及 tr(Su)≤P，得到η的上界，并根据η的上界，将所述第二优化问题简化为第三优化问题；
其中，η的上界为：
η≤1 P||hs||2.
所述第三优化问题为：
引入变量Γ和Σ，根据Charnes-Cooper变换，将所述第三优化问题转换为第四优化问题，所述第四优化问题为：
tr(Γ Σ)≤θP,
1≤η≤1 P||hs||2
其中，变量Γ和Σ满足条件Su＝Γ/θ,Sv＝Σ/θ,θ>0.
使用半正定规划的最优一维线性搜索的算法对变量η进行一维的线性搜索得到所述第四优化问题的解(Γo,Σo,θo)，并根据所述第四优化问题的解、变量Γ和Σ的满足条件得到协方差矩阵Su和人工噪声的协方差矩阵Sv的最优解。
4. 根据权利要求3所述的利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的方法，其特征在于，所述使用半正定规划的最优一维线性搜索的算法对变量η进行一维的线性搜索得到所述第四优化问题的解(Γo,Σo,θo)，并根据所述第四优化问题的解、变量Γ和Σ的满足条件得到协方差矩阵Su和人工噪声的协方差矩阵Sv 的最优解的步骤包括：
基于半正定规划的最优一维线性搜索的算法，所述η的求解问题为：
s.t.1≤η≤1 P||hs||2
其中，f(η)为以η为变量的函数，f(η)的优化问题为：
对变量η在其取值范围内进行一维的线性搜索，得到所述f(η)的优化问题的解，使所述f(η)达到最大值，得到所述第四优化问题的解(Γo,Σo,θo)；
根据所述第四优化问题的解(Γo,Σo,θo)、所述变量Γ和Σ的满足条件，得到协方差矩阵Su和人工噪声的协方差矩阵Sv的最优解。
5. 一种利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的系统，应用于包括发射端、合法的信息接收端、能量接收端和窃听接收端的系统模型中，所述发射端有多根天线，所述合法的信息接收端、能量接收端以及窃听者各有单根天线，其特征在于，包括：
信息处理模块，用于将发送信号叠加到人工噪声中得到携带信息，所述携带信息包括所述发送信号和所述人工噪声；
发射端模块，用于发射所述携带信息，所述发射端的发射功率约束为：
tr(Su Sv)≤P
其中，为发送信号的协方差矩阵、为人工噪声的协方差矩阵；P为所述发送端的最大发射功率；
能量接收模块，用于接收无线能量，能量接收端接收到的无线能量为：
其中，Q为能量接收端接收到的无线能量；g为能量信道矩阵；
安全容量计算模块，用于根据所述人工噪声的协方差矩阵、所述发送信号的协方差矩阵、信息信道矩阵和窃听信道矩阵，假定发射端知晓信息信道、能量信道和窃听信道的完美信道状态，计算信息接收端获取的安全容量为：
其中，R为安全容量，hs为信息信道矩阵，he为窃听信道矩阵；
安全速率最大化模块，用于根据所述安全容量优化所述发送信号的协方差矩阵Su和所述人工噪声的协方差矩阵Sv，使得信息接收端在发射功率和能量门限约束的条件下，最大化获得的安全速率；
能量接收端所能够接收到的最大射频能量表示为
其中，ρ≤1称为能量系数，表示把接收到的能量转化成电能过程中的损耗；
所述能量接收端接收到的能量Q满足0≤Q≤Qmax，其中Qmax的表达式如下：
Qmax＝g1P
其中，g1表示能量信道g的最大奇异值，P＝E[||x||2]表示发送端的最大发射功率。
6. 根据权利要求5所述的利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的系统，其特征在于，所述安全速率最大化模块包括：
第一优化单元，用于根据所述发射端的发射功率约束和所述能量接收端接收的无线能量以及所述安全容量将利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的表示为第一优化问题，所述第一优化问题为：
tr(Su Sv)≤P.
第二优化单元，用于引入松弛变量η，将所述第一优化问题转化为第二优化问题，所述第二优化问题为：
其中，log2η为发射端与窃听端的最大的互信息；
安全速率计算单元，用于通过改变η，得到所述最大化可以获得的安全速率。
7. 根据权利要求6所述的利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的系统，其特征在于，所述安全速率计算单元，包括：
设置单元，用于设置η≥1；
第三优化单元，用于根据所述安全容量大于或等于0，发信送号的协方差矩阵Su±0，以及tr(Su)≤P，得到η的上界，并根据η的上界，将所述第二优化问题简化为第三优化问题，
其中，η的上界为：
η≤1 P||hs||2.
所述第三优化问题为：
第四优化单元，用于引入变量Γ和Σ，根据Charnes-Cooper变换，将所述第三优化问题转换为第四优化问题，所述第四优化问题为：
tr(Γ Σ)≤θP,
1≤η≤1 P||hs||2
其中，变量Γ和Σ满足条件Su＝Γ/θ,Sv＝Σ/θ,θ>0.
最优解计算单元，用于使用半正定规划的最优一维线性搜索的算法对变量η进行一维的线性搜索得到所述第四优化问题的解(Γo,Σo,θo)，并根据所述第四优化问题的解、变量Γ和Σ的满足条件得到协方差矩阵Su和人工噪声的协方差矩阵Sv的最优解。
8. 根据权利要求7所述的利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的系统，其特征在于，所述最优解计算单元，具体用于：
基于半正定规划的最优一维线性搜索的算法，所述η的求解方程为：
s.t.1≤η≤1 P||hs||2
其中，f(η)为以η为变量的函数，f(η)的优化问题为：
对变量η在其取值范围内进行一维的线性搜索，得到所述f(η)的优化问题的解，使所述f(η)达到最大值，得到所述第四优化问题的解(Γo,Σo,θo)；
根据所述第四优化问题的解(Γo,Σo,θo)、所述变量Γ和Σ的满足条件，得到协方差矩阵Su和人工噪声的协方差矩阵Sv的最优解。
9. 一种MISO安全通信系统，包括发送端、信息接收端、能量接收端、窃听 端、以及如权利要求5-8中任意一项所述利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的系统。”
驳回决定的具体理由是：1.权利要求1与对比文件1之间的区别在于：1）该权利要求中能量接收端有单根天线，接收到的无线能量为，其中，Q为能量接收端接收到的无线能量，g为能量信道矩阵，并且安全容量的优化受能量门限约束，能量接收端所能够接收到的最大射频能量表示为，其中，ρ≤1称为能量系数，表示把接收到的能量转化成电能过程中的损耗； 所述能量接收端接收到的能量Q满足0≤Q≤Qmax，其中Qmax的表达式如下：Qmax＝g1P ，其中，g1表示能量信道g的最大奇异值，P＝E[||x||2]表示发送端的最大发射功率；窃听接收端也有单根天线；2）， 。部分区别特征1）被对比文件2公开，部分区别特征1）以及区别特征2)属于本领域公知常识，因此权利要求1不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。2.权利要求2-4的附加技术特征或者被对比文件1公开，或者被对比文件2公开，或者属于本领域公知常识，因此在权利要求1不具备创造性的情况下，权利要求2-4也不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。3.权利要求5-8与权利要求1-4相对应，基于类似的理由，权利要求5-8也不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。4.权利要求9部分特征被对比文件1公开，部分属于本领域公知常识，在权利要求5-8不具备创造性的基础上，该权利要求9也不具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2019年07月25日向国家知识产权局提出了复审请求，于2019年08年06日提交了权利要求书的全文修改替换页，将权利要求1-4合并，将权利要求5-8合并，并将权利要求重新编号为权利要求1-3。修改后的权利要求书的内容为：
“1.一种利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的方法，应用于包括发射端、合法的信息接收端、能量接收端和窃听接收端的系统模型中，所述发射端有多根天线，所述合法的信息接收端、能量接收端以及窃听者各有单根天线，其特征在于，包括：
发射端将发送信号叠加到人工噪声中得到携带信息，所述携带信息包括所述发送信号和所述人工噪声；
发射端发射所述携带信息，所述发射端的发射功率约束为：
tr(Su Sv)≤P
其中，为发送信号的协方差矩阵、为人工噪声的协方差矩阵；P为所述发送端的最大发射功率；
能量接收端接收无线能量，能量接收端接收到的无线能量为：
其中，Q为能量接收端接收到的无线能量；g为能量信道矩阵；
根据所述人工噪声的协方差矩阵、所述发送信号的协方差矩阵、信息信道矩阵和窃听信道矩阵，假定发射端知晓信息信道、能量信道和窃听信道的完美信道状态，计算信息接收端获取的安全容量为：
其中，R为安全容量，hs为信息信道矩阵，he为窃听信道矩阵；
根据所述安全容量优化所述发送信号的协方差矩阵Su和所述人工噪声的协方差矩阵Sv，使得信息接收端在发射功率和能量门限约束的条件下，最大化获得的安全速率；
能量接收端所能够接收到的最大射频能量表示为
其中，ρ≤1称为能量系数，表示把接收到的能量转化成电能过程中的损耗；
所述能量接收端接收到的能量Q满足0≤Q≤Qmax，其中Qmax的表达式如下：
Qmax＝g1P
其中，g1表示能量信道g的最大奇异值，P＝E[||x||2]表示发送端的最大发射功率；
所述优化所述发送信号的协方差矩阵Su和所述人工噪声的协方差矩阵Sv，使得信息接收端在发射功率和能量门限约束的条件下，最大化可以获得的安全速率的步骤包括：
根据所述发射端的发射功率约束和所述能量接收端接收的无线能量以及所述安全容量将利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的表示为第一优化问题，所述第一优化问题为：
tr(Su Sv)≤P.
引入松弛变量η，将所述第一优化问题转化为第二优化问题，所述第二优化问题为：
其中，log2η为发射端与窃听端的最大的互信息，通过改变η，得到所述最大化可以获得的安全速率；
所述通过改变η，得到所述最大化可以获得的安全速率的步骤包括：
设置η≥1；
根据所述安全容量大于或等于0，发信送号的协方差矩阵Su±0，以及tr(Su)≤P，得到η的上界，并根据η的上界，将所述第二优化问题简化为第三优化问题；
其中，η的上界为：
η≤1 P||hs||2.
所述第三优化问题为：
引入变量Γ和Σ，根据Charnes-Cooper变换，将所述第三优化问题转换为第四优化问题，所述第四优化问题为：
tr(Γ Σ)≤θP,
1≤η≤1 P||hs||2
其中，变量Γ和Σ满足条件Su＝Γ/θ,Sv＝Σ/θ,θ＞0.
使用半正定规划的最优一维线性搜索的算法对变量η进行一维的线性搜索得到所述第四优化问题的解(Γo,Σo,θo)，并根据所述第四优化问题的解、变量Γ和Σ的满足条件得到协方差矩阵Su和人工噪声的协方差矩阵Sv的最优解；
所述使用半正定规划的最优一维线性搜索的算法对变量η进行一维的线性搜索得到所述第四优化问题的解(Γo,Σo,θo)，并根据所述第四优化问题的解、变量Γ和Σ的满足条件得到协方差矩阵Su和人工噪声的协方差矩阵Sv的最优解的步骤包括：
基于半正定规划的最优一维线性搜索的算法，所述η的求解问题为：
s.t.1≤η≤1 P||hs||2
其中，f(η)为以η为变量的函数，f(η)的优化问题为：
对变量η在其取值范围内进行一维的线性搜索，得到所述f(η)的优化问题的解，使所述f(η)达到最大值，得到所述第四优化问题的解(Γo,Σo,θo)；
根据所述第四优化问题的解(Γo,Σo,θo)、所述变量Γ和Σ的满足条件，得到协方差矩阵Su和人工噪声的协方差矩阵Sv的最优解。
2. 一种利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的系统，应用于包括发射端、合法的信息接收端、能量接收端和窃听接收端的系统模型中，所述发射端有多根天线，所述合法的信息接收端、能量接收端以及窃听者各有单根天线，其特征在于，包括：
信息处理模块，用于将发送信号叠加到人工噪声中得到携带信息，所述携带信息包括所述发送信号和所述人工噪声；
发射端模块，用于发射所述携带信息，所述发射端的发射功率约束为：
tr(Su Sv)≤P
其中，为发送信号的协方差矩阵、为人工噪声的协方差矩阵；P为所述发送端的最大发射功率；
能量接收模块，用于接收无线能量，能量接收端接收到的无线能量为：
其中，Q为能量接收端接收到的无线能量；g为能量信道矩阵；
安全容量计算模块，用于根据所述人工噪声的协方差矩阵、所述发送信号的协方差矩阵、信息信道矩阵和窃听信道矩阵，假定发射端知晓信息信道、能量信道和窃听信道的完美信道状态，计算信息接收端获取的安全容量为：
其中，R为安全容量，hs为信息信道矩阵，he为窃听信道矩阵；
安全速率最大化模块，用于根据所述安全容量优化所述发送信号的协方差矩阵Su和所述人工噪声的协方差矩阵Sv，使得信息接收端在发射功率和能量门限约束的条件下，最大化获得的安全速率；
能量接收端所能够接收到的最大射频能量表示为
其中，ρ≤1称为能量系数，表示把接收到的能量转化成电能过程中的损耗；
所述能量接收端接收到的能量Q满足0≤Q≤Qmax，其中Qmax的表达式如下：
Qmax＝g1P
其中，g1表示能量信道g的最大奇异值，P＝E[||x||2]表示发送端的最大发射功率；
所述安全速率最大化模块包括：
第一优化单元，用于根据所述发射端的发射功率约束和所述能量接收端接收的无线能量以及所述安全容量将利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的表示为第一优化问题，所述第一优化问题为：
tr(Su Sv)≤P.
第二优化单元，用于引入松弛变量η，将所述第一优化问题转化为第二优化问题，所述第二优化问题为：
其中，log2η为发射端与窃听端的最大的互信息；
安全速率计算单元，用于通过改变η，得到所述最大化可以获得的安全速率；
所述安全速率计算单元包括：
设置单元，用于设置η≥1；
第三优化单元，用于根据所述安全容量大于或等于0，发信送号的协方差矩阵Su±0，以及tr(Su)≤P，得到η的上界，并根据η的上界，将所述第二优化问题简化为第三优化问题，
其中，η的上界为：
η≤1 P||hs||2.
所述第三优化问题为：
第四优化单元，用于引入变量Γ和Σ，根据Charnes-Cooper变换，将所述第三优化问题转换为第四优化问题，所述第四优化问题为：
tr(Γ Σ)≤θP,
1≤η≤1 P||hs||2
其中，变量Γ和Σ满足条件Su＝Γ/θ,Sv＝Σ/θ,θ＞0.
最优解计算单元，用于使用半正定规划的最优一维线性搜索的算法对变量η进行一维的线性搜索得到所述第四优化问题的解(Γo,Σo,θo)，并根据所述第四优化问题的解、变量Γ和Σ的满足条件得到协方差矩阵Su和人工噪声的协方差矩阵Sv的最优解；
所述最优解计算单元，具体用于：
基于半正定规划的最优一维线性搜索的算法，所述η的求解方程为：
s.t.1≤η≤1 P||hs||2
其中，f(η)为以η为变量的函数，f(η)的优化问题为：
对变量η在其取值范围内进行一维的线性搜索，得到所述f(η)的优化问题的解，使所述f(η)达到最大值，得到所述第四优化问题的解(Γo,Σo,θo)；
根据所述第四优化问题的解(Γo,Σo,θo)、所述变量Γ和Σ的满足条件，得到协方差矩阵Su和人工噪声的协方差矩阵Sv的最优解。
3. 一种MISO安全通信系统，包括发送端、信息接收端、能量接收端、窃听端、以及如权利要求2所述利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的系统。”
复审请求人认为：1）对比文件1和2采用的都是多天线发射端、一个单天线合法信息接收端和多个天线窃听接收端的系统模型，而本申请采用一个多天线发射端、一个单天线合法信息接收端、一个单天线能量接收端和多个单天线窃听接收端的系统模型；2）对比文件1在计算最大安全容量时没有能量信道，也不需要根据能量信道的约束做变换；而对比文件2通过关于E的能量接收方程对能量接收端接收到的无线能量形成一个约束条件，其中考虑了信号解码在总收集信号的功率中的占比和加入的高斯分布的白噪声的均方差；而本申请根据能量信道g对能量接收端接收到的无线能量进行约束，考虑的是能量信道接收的全部能量，并且能量信道g不等同于对比文件2中的信息信道h；3）对比文件2的技术方案应用在能量接收端和信道接收端不解耦的模型中，基于约束凹凸过程的迭代算法，优化得到的只是次优解（局部最优），本申请通过将最大安全容量计算问题转化为半正定规划问题能够获得全局最优解；对比文件1中两个约束不都是凸不等式，而对比文件1在凸约束的方案前提下，若要解决本申请基于凹凸约束共存的问题，必然要付出创造性劳动。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年08月02日依法受理了该复审请求，并将其转送至实质审查部门进行前置审查。
实质审查部门在前置审查意见书中认为：对比文件1公开了安全速率最大化的求解方法，并且涉及多种优化方法，与本申请的优化方法相同，本申请与对比文件1最大的一个区别就是本申请存在一个单独的能量接收端，并且能量接收端的接收能量对安全速率的求解具有约束作用，而对比文件2同样涉及了安全速率最大化的求解问题，并且其中涉及了能量接收，该能量接收对安全速率最大化的求解具有约束作用，不同的是在对比文件2中信号接收端和能量接收端是没有解耦合的，而在本领域中，将信号接收端和能量接收端解耦合，并通过能量信道来计算接收能量是常见的操作方法，因此，在对比文件2的基础上，当信号接收端和能量接收端解耦合时，利用能量信道的接收能量对安全速率最大化的求解进行约束不需要付出创造性的劳动，在将对比文件1和对比文件2结合的基础上经过改型得到本申请的方案是显而易见的，因而坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
决定的理由
（一）审查文本的认定
复审请求人于2019年07月25日提出了复审请求，并于2019年08月06日提交了权利要求书的全文修改替换页。本复审请求审查决定针对的审查文本为：复审请求人于2019年08月06日提交的权利要求书第1-3项；申请日2015年12月31日提交的说明书第1-19页，说明书附图第1、2页，说明书摘要和摘要附图。经审查，上述修改文件的修改之处符合专利法第三十三条的规定。
（二）关于专利法第二十二条第三款
专利法第二十二条第三款规定：创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步，该实用新型具有实质性特点和进步。
本复审请求审查决定采用的对比文件和驳回决定采用的对比文件相同，即：
对比文件1：Spatially Selective Artificial-Noise Aided Transmit Optimization for MISO Multi-Eves Secrecy Rate Maximization，《IEEE Transactions on Signal Processing》，Qiang Li等，摘要及I-III节；公开日为2013年03月31日；
对比文件2：Joint Optimization of AN-Aided Transmission and Power Splitting for MISO Secure Communications with SWIPT，《IEEE Communications Letters》，Quanzhong Li等，第II-III节，公开日为2015年09月30日。
1.权利要求1要求保护一种利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的方法，对比文件1公开了一种用于MISO多窃听系统安全速率最大化的空间选择人工噪声辅助传输优化方法，并具体公开了如下技术特征（参见其摘要及I-III节）：如图1（b），一个叫Alice的多天线发送端（相当于发射端有多根天线）要发送可信信息给叫Bob的单天线合法接收端（相当于合法接收端有单根天线），存在许多叫Eves的多天线窃听者（相当于窃听接收端）；Bob和Eves的接收信号模型为，，其中，；是从Alice到Bob的信道响应（相当于信息信道矩阵hs）， 是发送天线数量； 是Alice到第k个Eve的信道响应（相当于窃听信道矩阵he）， 是第k个Eve的接收天线数量；K是Eves的数量； 是发送信号向量，公式为 ， 是打算给Bob的已编码可信信息， 是Alice人工生成用于干扰Eves的噪声向量，可以叫做AN（相当于发送端将发送信息叠加到人工噪声中得到携带信息，所述携带信息包括所述发送信号和所述人工噪声，发送端发射所述携带信息）；此时问题是设计发送信号和AN的协方差 （相当于Su，为发送信号的协方差矩阵）和 （相当于Sv，为人工噪声的协方差矩阵）以获得最大信号安全（相当于根据安全容量优化发送信号的协方差矩阵Su和人工噪声的协方差矩阵Sv，最大化获得的安全速率）；假设Alice拥有完美CSI（相当于假设发送端知晓信息信道和窃听信道的完美信道状态），安全速率最大化（SRM）设计问题可以表示为 ；
表示发送总功率分配（相当于所述发射端的发射功率约束为tr(Su Sv)≤P，P为所述发送端的最大发射功率），其中， ， （相当于根据人工噪声的协方差矩阵、发送信号的协方差矩阵、信息信道矩阵和窃听信道矩阵，假定发射端知晓完美信道状态，计算信息接收端获取的安全容量）；一个标准SRM问题受总功率约束（相当于在发射功率约束的条件下，最大化获得的安全速率）。引入一个松弛变量β，SRM问题改写为
，
logβ可以理解为窃听端的最大允许互信息；通过调整β，我们可以控制Alice和Eves之间的互信息，进而，控制安全速率；进而优化问题可以表示为
继续改写SRM问题，SRM问题可以表示为：
，
，
上述不等式是由公式（10a）以及，并且第三不等式依据对于任意有和得到；引入Charnes-Cooper变换，对变量进行变换，由此得到
通过上述变换将拟凸而非凸的分段目标函数转化为线性（凸的）目标函数，SDP提供了对于任一固定α计算的有效途径；因为α位于区间 中，单变量优化问题可以通过执行一维线性搜索得到，并且选择使得 最大的值作为公式（13）的最优解；一旦问题（13）解决了，从SDP输出的解 可以用于通过相关恢复 和。
权利要求1和对比文件1之间的区别在于：该方法应用的系统模型还包括一个能量接收端，其中的信息接收端、能量接收端和窃听者各有单根天线，在对最大安全容量进行求解时，采用了发射端的发射功率约束和能量接收端的能量约束，通过基于半正定规划的最优一维线性搜索的算法对第四优化问题进行求解，最终得到协方差矩阵和人工噪声的协方差矩阵的最优解。因此，本申请实际解决的技术问题为如何根据包括有能量接收端的系统模型来对最大安全容量进行求解。
对比文件2公开了联合AN辅助传输和功率分割的SWIPT MISO安全通信优化方法（参见对比文件2第II-III节），该方法应用于MISO网络，该无线MISO网络包括一个多天线发射端，一个单天线合法接收端和K个多天线窃听者，假定发射端知晓整个网络的CSI。无线携能通信是一种能量收集技术，有望解决能源短缺问题。对于共位信息解码和EH接收机，SWIPT提出了功率分配方案，利用功率分配方案，信号接收端将接收到的信号分为共位信息解码ID和EH的两个不同功率的流，合法接收端获得的功率表示为：
优化问题可以表示为：
，
其中P表示传输功率约束，Q代表EH约束。
基于上述对比文件2公开的内容，以及结合对比文件1公开的内容，本申请与上述对比文件1和对比文件2公开的内容相比，本申请采用的系统模型和对比文件1、对比文件2都不同，本申请求解最大安全容量的系统模型为该系统包括信息接收端、能量接收端和窃听接收端，且发射端具有多根天线，信息接收端、能力接收端和窃听接者各有单根天线，而对比文件1和对比文件2应用的系统模型都只具有多天线发射端、单天线合法接收端和多天线窃听接收端。
本申请在将最大安全容量计算问题转换为半正定规划问题时，设置了一个单独的能量接收端，同时对发射端的发射功率约束和能量接收端的无线能量约束做了变换，也就是说本申请是在结合能量信道的情况下，将最大安全容量计算问题转换为半正定规划问题，而对比文件1中不存在能量信道，在求解最大安全容量时，也不涉及能量接收端接收到的无线能量约束条件，在将最大安全容量计算问题转换为半正定规划问题时，不需要也不会想到将能量接收端接收到的能量约束条件进行变换。其次，虽然对比文件2中在对最大安全容量进行求解时考虑到了能量约束问题，但是其中采用的方案为SWIPT方案，该方案没有设置单独的能量接收端，SWIPT可以同时传输信号和能量，通过E的能量接收方程对能量接收形成一个约束条件，并在该约束条件中考虑了信号解码在总功率中的占比和加入的高斯分布的白噪声的均方差，而本申请由于设置了一个单独的能量接收端，在最大安全容量计算问题中考虑的是能量信道接收的全部能量，而无需考虑能量在总功率中的占比等问题。基于上述理由，对比文件2没有给出采用上述区别特征来得到本申请求解最大安全容量问题的技术启示，同时基于目前的证据不足以证明在本领域中，将信号接收端与能量接收端解耦合，并通过能量信道来计算接收能量为本领域的惯用手段。并且，由于本申请设置了一个单独的能量接收端，在计算能量约束不等式的时候，考虑的是能量接收端接收的全部能量，提高了能量的接收效率，并且本申请根据能量信道构建解决最大安全容量问题的约束条件，通过将最大安全容量计算问题转换为半正定规划问题的方法获得了发送信号的协方差矩阵和人工噪声的协方差矩阵的最优解，从而最大化获得的安全速率。
因此，权利要求1相对于对比文件1和对比文件2与公知常识的结合具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
2.权利要求2要求保护一种和权利要求1的方法相对应的系统，基于和权利要求1相同的理由，权利要求2同样具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
3.权利要求3要求保护一种MISO安全通信系统，该系统包括发送端、信息接收端、能量接收端、窃听端、以及如权利要求2所述利用人工噪声提高MISO安全通信系统安全速率的系统，在权利要求2具备创造性的基础上，该权利要求同样具有突出的实质性特点和显著的进步，具备专利法第二十二条第三款规定的创造性。
三、决定
撤销国家知识产权局于2019 年04 月10 日对本申请作出的驳回决定。由国家知识产权局实质审查部门在本复审请求审查决定针对的审查文本的基础上对本申请继续进行审查。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第四十一条第二款的规定，复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。
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