【技术实现步骤摘要】
空间调制中基于主成分分析的干扰协方差矩阵估计方法
[0001]本专利技术涉及无线通信
，特别是一种空间调制中基于主成分分析的干扰协方差矩阵估计方法。
技术介绍
[0002]近年来，随着移动通信网络的迅猛发展，空间调制作为一种新兴的无线传输MIMO技术，它将发射信号中的一部分映射为天线指数索引，另一部分映射为星座图中的调制符号。与传统的传输方法不同，由于在一个传输时隙内只有一根传输天线被激活，空间调制技术可以有效地避免信道间干扰和发射天线同步的问题。并且通过减少射频链路的数量，空间调制可以获得比贝尔实验室空时分结构和空时分组码更高的能源效率。
[0003]但是由于无线通信的传输环境是开放的空间，恶意窃听者很可能窃听到保密信息。因此，信息的私密性也变得尤为重要，传统的上层加密技术需要严格的密钥分配和服务管理。目前，信息理论角度的物理层安全传输技术已经引起了研究人员的兴趣。保证信息的安全传输最重要的一点是提升期望信道的通信质量，降低窃听信道的质量，从而保证信息的安全传输。最初，Wyner提出了Wire
‑
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种空间调制中基于主成分分析的干扰协方差矩阵估计方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、利用发射机存在不发射有用信号的时隙，首先根据最大似然估计原理和合法接收机接收信号间的独立性，得到样本协方差矩阵，由于样本协方差矩阵中存在接收机噪声的干扰，为了消除接收机噪声的干扰，根据主成分分析的原理，合法接收机将接收到的信号按列组合成数据集矩阵；步骤2、数据集矩阵与自身的共轭转置相乘得到数据集协方差矩阵，对数据集协方差矩阵进行特征值分解，并将产生的特征值按从大到小的顺序排列；步骤3、根据已知的干扰协方差矩阵的秩信息，利用数据集协方差矩阵的特征值估计接收机噪声，随后根据主成分分析原理，选取对应干扰协方差矩阵秩数量且去除接收机噪声影响的特征值和对应特征向量来重构干扰协方差矩阵；步骤4、在发射机和全双工干扰者同时工作时，合法接收机利用步骤3得到的干扰协方差矩阵设计接收波束成形向量，为了最大程度消除恶意干扰的影响，合法接收机使用带有迫零约束的最大化信干噪比公式作为目标函数来求解接收波束成形向量。2.根据权利要求1所述的空间调制中基于主成分分析的干扰协方差矩阵估计方法，其特征在于，设定空间调制的系统模型，其中发射端即Alice配备N
x
根天线，期望用户端即Bob配备N
b
根接收天线，全双工窃听用户端即Mallory配备N
m
根天线；在N
x
根天线中选择根发射天线得到天线选择子阵，Alice的发射信号表示为：式中，P表示总的发射功率；β表示有用信号和人工噪声的功率分配因子，是发射天线选择矩阵，e
n
是单位矩阵的第n列，s
m
是M进制星座图中的第m个符号并满足是M进制星座图中的第m个符号并满足是人为噪声的投影矩阵，n
A
表示人工噪声向量且服从复高斯分布假设期望信道和窃听信道都是平坦的瑞利衰落信道，在期望用户和窃听用户处的接收信号分别是：和窃听用户处的接收信号分别是：其中，表示窃听端到合法接收机的信道，表示双工窃听者的自干扰信道，表示双工窃听者端的干扰信号波束成形矩阵，P
M
是干扰信号的发射功率，是双工窃听者发射的干扰信号，和分别代表合法接收机处的接收机加性高斯白噪声和双工窃听者处的接收机加性高斯白噪声；为了对干扰协方差矩阵进行估计，假设存在两个时隙，在第一个时隙中，发射机不发射有用信号，只有双工窃听者发射干扰信号，合法接收机利用接收到的干扰信号对干扰协方
差矩阵进行估计；在第二个时隙中，发射机和双工窃听者同时工作，合法接收机利用估计到的干扰协方差矩阵设计接收波束成形来消除恶意干扰的影响，提高系统的安全性能；在第一个时隙中，合法接收机接收到的信号可以表示为：由于干扰信号和噪声信号是相互独立的，得到理想情况下的合法接收机接收信号的协方差矩阵R
y
为：其中R
J
代表理想情况下的干扰协方差矩阵，E
U
＝[u1,
…
,u
r
]、分别为干扰矩阵特征值叠加接收机噪声对应的特征向量组成的矩阵和接收机噪声对应的特征向量组成的矩阵，其中u
i
代表对应于R
y
第i大的特征值的特征向量，并且为R
y
的特征值构成的对角矩阵，其中λ1≥λ2≥
…
≥λ
r<...
【专利技术属性】
技术研发人员：束锋，杨莉莉，邹骏，王阳，何杭佳，石伟萍，程鑫，史柏华，包金鸣，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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