一种基于干扰子空间旋转的跳空通信方法技术

本发明专利技术属于无线通信技术领域，公开了一种基于干扰子空间旋转的跳空通信方法，发射机获取其与接收机之间的信道信息并计算预编码矩阵；接收机估计期望信号和干扰的到达角度并将其差值反馈给发射机；发射机根据接收机反馈的到达角度差值使用复Givens矩阵对预编码矩阵进行旋转，并从旋转后的预编码矩阵中选取预编码向量发送数据。本发明专利技术具有改变期望信号的空间特征，躲避干扰，提高通信安全性，降低通信误码率的优点，可用于解决无线通信中的干扰问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于干扰子空间旋转的跳空通信方法
本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种基于干扰子空间旋转的跳空通信方法。
技术介绍
目前，业内常用的现有技术是这样的：无线通信的安全性近年来受到越来越广泛的关注，目前，业内常用的技术包括：在物理层，可以通过扩展频谱和载波跳变的方式来增加通信的保密性。现有技术一扩频通信(SpreadSpectrumCommunication)是在发射端使用扩频码将信号的带宽扩展几十甚至几百倍再发射，在接收端使用与发射端相同的扩频码对信号进行解扩，恢复出原始的信息码的通信方式。按照产生扩频信号的方式不同，扩频通信可以分为直接序列扩频(DirectSequenceSpreadSpectrum，DSSS)，通常称为直扩系统；跳频扩频(Frequency-HoppingSpreadSpectrum，FHSS)，通常称为跳频系统，具有多频、选码、频移键控的特点；跳时扩频(Time-HoppingSpreadSpectrum，THSS)，主要应用于时分多址的通信中；以及其它混合扩频(如DS/FH、DS/TH等)。但是这些技术的应用都是在频域和时域，随着通信设备的增加，设备之间的共道干扰(Co-ChannelInterference，CCI)越来越严重，使得时、频域的资源紧缺问题变得日益尖锐。现有技术二多天线跳空技术是收发双方配置多天线，发送方选择若干根天线同时发送信号，接收方选择若干根天线接收信号，通过某种方式使信号在空域中跳变，这种基于天线选择的技术并没有利用到多天线的增益。现有技术三提出一种自适应跳频方法/机制，由一方实时检测信道并对信道进行质量评估(LinkQualityAnalysis，LQA)，并将评估信息反馈给另一方，双方根据信道状态约定下一跳通信的参数。自适应跳频具有比常规跳频更好的抗干扰性能，但需要通信双方通过信息交互确定跳频参数，实时性要求也较高。现有技术四提出一种基于双向权值训练的多天线跳空方案，通信双方按照跳空图案切换天线实现信息收发。该方案虽然可以在一定程度上改善通信的安全性，但是在一次传输中只使用了收发端的部分天线，损失了多天线的分集增益。综上所述，现有技术存在的问题是：(1)现有技术一设备之间的共道干扰越来越严重，使得时、频域的资源紧缺问题变得日益尖锐；干扰使得资源紧张，资源紧张干扰越重。(2)现有技术二没有利用到多天线的增益，使得系统的容量不能最大化。(3)现有技术三需要通信双方通过信息交互确定跳频参数，实时性要求也较高。(4)现有技术四在一次传输中只使用了收发端的部分天线，损失了多天线的分集增益。解决上述技术问题的难度和意义：解决上述问题的难度在于：如何有效控制信号的空间特征，使其避开干扰。意义在于：在多天线的基础上，通过对通信信号在空域实施跳变，获得通信的安全性。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于干扰子空间旋转的跳空通信方法。本专利技术是这样实现的，一种基于干扰子空间旋转的跳空通信方法，所述基于干扰子空间旋转的跳空通信方法的发射机获取其与接收机之间的信道信息并计算预编码矩阵；接收机估计期望信号和干扰的到达角度并将差值反馈给发射机；发射机根据接收机反馈的到达角度差值使用复Givens矩阵对预编码矩阵进行旋转，并从旋转后的预编码矩阵中选取预编码向量发送数据；发射机Tx0比较期望通信与干扰的到达角度差值|β|与阈值βth，当|β|＜βth，其中时，若β＞0，Tx0对预编码矩阵P0顺时针旋转一定角度，若β＜0，Tx0对预编码矩阵P0逆时针旋转一定角度，Tx0计算新的预编码矩阵P0′＝P0Tij，然后从经过旋转的预编码矩阵P0′中选取第一列作为预编码向量进行数据发送，接下来Rx0评估新的预编码向量作用下的期望通信与干扰的到达角度差β并反馈给Tx0，需满足|β|＞βth，其中Tij是旋转第i列和第j列的复Givens矩阵；发射机Tx0从经过旋转后的满足|β|＞βth的预编码矩阵P0′中选取预编码向量p′0进行数据发送，其中p′0是P0′的第一列向量。进一步，所述基于干扰子空间旋转的跳空通信方法具体包括以下步骤：步骤一，发射机Tx0获取H0，根据该信道信息计算预编码矩阵P0；步骤二，接收机Rx0估计期望信号的到达角度α0和干扰的到达角度α1，并计算两者的差值β＝α0-α1反馈给发射机Tx0；步骤三，当|β|＜βth，其中时，使用复Givens矩阵对发射机Tx0的预编码矩阵P0进行旋转，若β＞0，Tx0对预编码矩阵顺时针旋转一定角度，若β＜0，Tx0对预编码矩阵逆时针旋转一定角度，Tx0从旋转后的预编码矩阵中选取第一列作为预编码向量进行数据发送，使新的预编码向量作用下的期望通信与干扰的到达角度差β满足|β|＞βth。进一步，所述步骤一包括：(1)发射机Tx0发送训练序列到接收机Rx0，Rx0得到Tx0与Rx0之间的信道信息H0；(2)接收机Rx0采用一个反馈控制链路，将发射机Tx0到接收机Rx0的信道信息H0反馈给发射机Tx0；(3)发射机Tx0对信道信息H0进行奇异值分解得到发射机Tx0的预编码矩阵其中Nt是发射机Tx0配置的天线数，Nr是接收机Rx0配置的天线数，是H0的右奇异矩阵V0的第k个列向量。进一步，所述步骤二包括：(1)发射机Tx0从预编码矩阵P0中选取预编码向量发送数据x0，干扰发射机对Rx0造成干扰；(2)接收机Rx0估计期望信号到达角度α0和干扰的到达角度α1，并计算到达角度间隔β＝α0-α1，将β反馈给发射机Tx0。本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述无线通信系统中基于干扰子空间旋转的跳空通信方法的无线通信系统。综上所述，本专利技术的优点及积极效果为：本专利技术在接收机Rx0处估计期望信号和干扰的到达角度α0和α1并向Rx0的发射机Tx0反馈到达角度的差值β＝α0-α1，Tx0使用复Givens矩阵旋转原预编码矩阵，并从旋转后的预编码矩阵中选取第一列作为预编码向量，从而改变期望信号的空间特征。本专利技术通过子空间旋转的方式，躲避了干扰，降低了期望数据传输的误码率，提高了期望通信机对的通信安全性。本专利技术不仅适用于单期望数据流单干扰的情况，还适用于包括多路期望数据流单干扰、单期望数据流多干扰，以及多路期望数据流多干扰在内的更一般情况。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于干扰子空间旋转的跳空通信方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的使用的系统模型示意图。图3是本专利技术实施例提供的在βth＝46°时，所提跳空通信方法和波束成形的误码率性能曲线示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术旨在利用子空间旋转，通过改变预编码对通信信号方向进行调整，从而达到躲避干扰的目的；在含有一对期望通信机对和一个干扰机的系统中，利用子空间旋转，通过改变预编码对通信信号方向进行调整，从而达到躲避干扰的目的。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例提供的基于干扰子空间旋转的跳空通信方法包括以下步骤：S101：发射机获取其与接收机之间的信道信息并计算预编码矩阵；S102：接收机估计期望信号和干扰的到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于干扰子空间旋转的跳空通信方法，其特征在于，所述基于干扰子空间旋转的跳空通信方法的发射机获取其与接收机之间的信道信息并计算预编码矩阵；接收机估计期望信号和干扰的到达角度并将差值反馈给发射机；发射机根据接收机反馈的到达角度差值使用复Givens矩阵对预编码矩阵进行旋转，并从旋转后的预编码矩阵中选取预编码向量发送数据；发射机Tx0比较期望通信与干扰的到达角度差值|β|与阈值βth，当|β|＜βth，其中

【技术特征摘要】
1.一种基于干扰子空间旋转的跳空通信方法，其特征在于，所述基于干扰子空间旋转的跳空通信方法的发射机获取其与接收机之间的信道信息并计算预编码矩阵；接收机估计期望信号和干扰的到达角度并将差值反馈给发射机；发射机根据接收机反馈的到达角度差值使用复Givens矩阵对预编码矩阵进行旋转，并从旋转后的预编码矩阵中选取预编码向量发送数据；发射机Tx0比较期望通信与干扰的到达角度差值|β|与阈值βth，当|β|＜βth，其中时，若β＞0，Tx0对预编码矩阵P0顺时针旋转一定角度，若β＜0，Tx0对预编码矩阵P0逆时针旋转一定角度，Tx0计算新的预编码矩阵P0′＝P0Tij，然后从经过旋转的预编码矩阵P0′中选取第一列作为预编码向量进行数据发送，接下来Rx0评估新的预编码向量作用下的期望通信与干扰的到达角度差β并反馈给Tx0，需满足|β|＞βth，其中Tij是旋转第i列和第j列的复Givens矩阵；发射机Tx0从经过旋转后的满足|β|＞βth的预编码矩阵P′0中选取预编码向量p′0进行数据发送，其中p′0是P′0的第一列向量。2.如权利要求1所述的基于干扰子空间旋转的跳空通信方法，其特征在于，所述基于干扰子空间旋转的跳空通信方法具体包括以下步骤：步骤一，发射机Tx0获取H0，根据该信道信息计算预编码矩阵P0；步骤二，接收机Rx0估计期望信号的到达角度α0和干扰的到达角度α1，并计算两者的差值β＝α0-α1反馈给发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：李钊，李雪，刘康德，赵林靖，肖丽媛，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61