毫米波系统中基于保密概率的功率分配方法技术方案

本发明专利技术揭示了一种毫米波系统中基于保密概率的功率分配方法，包括如下步骤：S1、等效信道模型化步骤，建立毫米波信道模型并由此获得离散角度域信道模型；S2、功率分配策略定义步骤，对合法方向接收信噪比的最小值进行强制约束，同时限定窃听方向接收信噪比的上界，制定总发射功率的分配策略，保证目标保密概率满足服务质量需求的约束；S3、功率分配步骤，进行基于中断的人工噪声波束成形功率分配，并对最终分配结果进行性能评估。本发明专利技术提出了一种具有数据保护功能的功率分配方法，能够有效地提升无线通信过程中数据的隐私性和机密性，达到既定保密概率，提升归一化安全吞吐量，降低系统的复杂度。

【技术实现步骤摘要】
毫米波系统中基于保密概率的功率分配方法
本专利技术涉及一种功率分配方法，具体而言，涉及一种针对结合大规模天线阵列和波束成形技术的毫米波系统中有用信息与人工噪声之间的功率分配方法，能够保护目标用户数据的隐私性、扰乱窃听者。属于通信系统物理层安全领域。
技术介绍
随着高质量数据传输的用户体验不断提升，人们对无线通信数据传输的速率与信号带宽的需求与日俱增，下一代移动通信系统的设计面临着频谱资源稀缺的现实问题。同时，下一代移动通信系统将甚为关注信道容量、系统多功能性以及维护成本。近年来，由于毫米波频段丰富的免授权频谱资源及数Gbps传输速率，使得毫米波在提供带宽接入方面拥有诸多优势，因此，毫米波通信技术得到了飞速发展。针对实际应用中的一些技术性难题,研究人员提出了各种解决方案。在这一过程中,结合大规模天线阵列和波束成形的毫米波移动通信系统设计框架被不断地强化。鉴于无线网络的广播特性，各种窃听手段和工具不断升级，安全性对于保密通信的重要性日益提高。通信系统中的物理层安全是通信安全的第一道天然屏障，能够为保密通信系统提供不可替代的保障。在无线通信系统中，信道往往是非常复杂、难以分析的一部分。在纯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种毫米波系统中基于保密概率的功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、等效信道模型化步骤，建立毫米波信道模型并由此获得离散角度域信道模型；S2、分配策略定义步骤，对合法方向接收信噪比的最小值进行强制约束，同时限定窃听方向接收信噪比的上界，制定总发射功率的分配策略，保证目标保密概率满足服务质量需求的约束；S3、功率分配步骤，进行基于中断的人工噪声波束成形功率分配，并对最终分配结果进行性能评估。

【技术特征摘要】
1.一种毫米波系统中基于保密概率的功率分配方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、等效信道模型化步骤，建立毫米波信道模型并由此获得离散角度域信道模型；S2、分配策略定义步骤，对合法方向接收信噪比的最小值进行强制约束，同时限定窃听方向接收信噪比的上界，制定总发射功率的分配策略，保证目标保密概率满足服务质量需求的约束；S3、功率分配步骤，进行基于中断的人工噪声波束成形功率分配，并对最终分配结果进行性能评估。2.根据权利要求1所述的毫米波系统中基于保密概率的功率分配方法，其特征在于，所述S1等效信道模型化步骤，具体包括：S11、将信道矩阵H设想成Ncl个散射簇的和，每个簇中都有Nray条传播路径，采用单簇聚类射线信道模型，表示如下其中，表示路径损耗，gl表示第l条路径上的复增益，a(θl)表示发射阵列响应矢量，S12、依据S11中的模型，建立离散角域信道模型，表示如下其中，U为酉矩阵，Nt为发射端天线数；S13、结合S11及S12，将合法信道表示为将窃听信道表示为其中，与为路径损耗，gB为目的端的复增益，gE为窃听端的复增益，定义集合ζB,ζE以及ζC分别表示合法接收方、窃听方以及合法接收方与窃听方的重合路径的集合，LC为重合路径数，定义表示属于ζE且不包含于ζC的元素；S14、定义函数函数S生成一个矩阵，该矩阵的列选自B，进行如下定义随后将hB与hE重新表示为如下公式3.根据权利要求2所述的毫米波系统中基于保密概率的功率分配方法，其特征在于：在所述S11步骤中，采用Cluster-Ray分簇信道模型描述毫米波信道，并利用空间可分解路径模型简化毫米波信道。4.根据权利要求2所述的毫米波系统中基于保密概率的功率分配方法，其特征在于，所述S12步骤具体包括：S121、在发射端以固定的角距1/M对角度域进行采样，假设均匀线性阵列的天线间距为d，定义ψi，其中，以ψi附近1/M的角度窗宽范围内所有路径的综合效应表示第i个信道增益；S122、...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴蒙，马艳，陈伯庆，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32