【技术实现步骤摘要】
基于精准干扰与精准通信一体化系统的波束成形方法
本专利技术涉及无线通信
，特别是一种基于精准干扰与精准通信一体化系统的波束成形方法。
技术介绍
近年来，随着无线通信技术的创新发展，无线网络已广泛应用于民用和军事领域。但是，由于电磁信号传播的广播特性和无线信道的开放性，与物理传输介质相对封闭的有线通信相比，无线数据传输更容易被窃听，信息的安全问题愈发引人关注。因此，如何保障通信安全是研究无线网络的一个关键性问题。物理层安全技术利用通信系统的物理层特性(如热噪声、干扰和衰落信道的时变特性)来实现保密，并利用传输信道的内在随机性来保证物理层的安全。作为一种新兴的安全的物理层传输技术，安全精准无线传输是在方向调制基础上发展起来的，它的基本思想是将有用信号信息传输到给定的位置(包括方向角和距离)，只将很少的信息泄漏到窃听位置周边的小邻域。安全精准无线传输技术有效地结合频率分集阵列技术，为天线阵中的每根天线分配了随机频率分量，从而使发射能量集中于期望方向的空间区域内，达到隐私信息精准传输的目的。随后，随机子载波选择被应用于...
【技术保护点】
1.一种基于精准干扰与精准通信一体化系统的波束成形方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、采用随机子载波选择方法，构建线性OFDM子载波集，并以此为发射天线分配随机频率；/n步骤2、建立最小发射功率的目标优化问题，并给出正交约束条件和相位对齐约束条件；/n步骤3、简化约束条件，利用零空间投影的方法去除正交约束条件；/n步骤4、利用拉格朗日乘子法对称地构建有用信号波束成形向量和人为噪声波束成形向量。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于精准干扰与精准通信一体化系统的波束成形方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、采用随机子载波选择方法，构建线性OFDM子载波集，并以此为发射天线分配随机频率；
步骤2、建立最小发射功率的目标优化问题，并给出正交约束条件和相位对齐约束条件；
步骤3、简化约束条件，利用零空间投影的方法去除正交约束条件；
步骤4、利用拉格朗日乘子法对称地构建有用信号波束成形向量和人为噪声波束成形向量。
2.根据权利要求1所述的基于精准干扰与精准通信一体化系统的波束成形方法，其特征在于，步骤1所述的采用随机子载波选择方法，构建线性OFDM子载波集，并以此为发射天线分配随机频率，具体如下：
步骤1.1、建立系统模型，其中有三个网络节点：基站Alice，期望用户Bob和窃听用户Eve，基带发射信号x为：
x＝vs+wz(1)
其中，s为有用信号，z为人为噪声信号，且都满足平均功率约束：E[|s|2]＝1，E[|z|2]＝1；v是包含有用信息的波束成形向量，w是包含人为噪声的波束成形向量；
步骤1.2、采用随机子载波选择的方法，构建线性OFDM子载波集Ssub：
Ssub＝{fm|fm＝fc+mΔf,m＝0,1,…,NS-1}(2)
其中，NS为线性OFDM子载波集中的所有子载波数，fc为载波频率，Δf为子信道带宽，系统带宽定义为B＝NSΔf，NSΔf≤fc；此时，从线性OFDM子载波集中选择N个子载波并为每根发射天线分配随机频率；
设定分配给第n根天线的子载波频率为fn，其中fn∈Ssub，假定发射机和接收机之间的通道是视距信道，发射天线是N阵元均匀线性阵列，归一化导向向量为：
其中，n＝0,1,2,…,N-1，[·]T代表着转置操作，R、θ分别表示从接收机到发射机的角度、距离，ψn(θ,R)表示第n根天线相对于参考天线相位ψ0(θ,R)的相移，d为均匀线性阵列的每两个元素间距，c为光速；设定Bob、Eve相应的导向向量为h(θB,RB)、h(θE,RE)，其中θB、θE分别为Bob、Eve的方向角，RB、RE分别为Alice到Bob、Alice到Eve的距离；
基带信号经过信道的传输，在Bob处、Eve处的接收信号yB、yE分别为：
其中[·]H代表着共轭转置操作，分别表示的是Alice到Bob、Alice到Eve的路径损耗系数，g0为参考距离，nB和nE为加性高斯白噪声，服从均值为0，方差为σ2的高斯分布，即
3.根据权利要求1所述的基于精准干扰与精准通信一体化系统的波束成形方法，其特征在于，步骤2所述的建立最小发射功率的目标优化问题，并给出正交约束条...
【专利技术属性】
技术研发人员：束锋，朱玲玲，邹骏，沈桐，李嘉钰，王云天，刘林，桂林卿，陆锦辉，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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