【技术实现步骤摘要】
本申请涉及通信，尤其涉及一种用于下行链路的预编码方法、通信系统及相关设备。
技术介绍
1、在工业互联网时代，通信系统中进行信号传输，然而通信系统中的无线传输技术使得信号在传输过程中面临着严重的泄露风险，信号非常容易被窃听者所获取。信号的泄露会对用户的隐私造成侵犯，更有甚者，窃听者可以对窃听的信号进行统计，得到窃听的信号的规律，以显著提高窃听者的符号检测能力，使得通信系统的安全性降低。因此，需要将信号预编码后再进行传输，预编码为在通信系统中的基站对信号进行处理以提高通信系统的性能表现的操作。
2、现有技术中，针对用于下行链路中的窃听者的预编码方案通常仅从功率角度出发，较高的安全性能往往依赖于发送大功率的编码信号。但是，并没有根据下行链路的受窃听状态对信号进行编码，这对于能量受限的通信系统而言是不经济的，造成了通信系统的通信资源的浪费。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请的目的在于提出一种用于下行链路的预编码方法、通信系统及相关设备，以克服现有技术中全部或部分不足。
2、基于上述目的，本申请提供了一种用于下行链路的预编码方法，应用于通信系统中的基站，所述通信系统还包括多个通信设备，所述通信设备通过和其关联的通信信道与所述基站通信连接，所述方法包括：获取所述通信信道的信道增益；基于所述信道增益，对所述多个通信设备进行分组，得到多个设备组；基于所述信道增益，确定所述设备组对应的叠加信号，以及确定所述设备组对应的通信信道的受窃听状态；基于所述受窃听状态，确定所述设备组
3、可选地，所述基于所述信道增益，确定所述设备组对应的通信信道的受窃听状态，包括：基于所述设备组对应的信道增益，确定所述设备组对应的信道质量；根据所述信道质量在预先构建的关系表中查询并确定与所述信道质量对应的受窃听状态。
4、可选地，所述基于所述信道增益，对所述多个通信设备进行分组，得到多个设备组，包括：按照关联的信道增益从大到小的顺序对所述多个通信设备进行排序，得到排序序列，对所述排序序列进行划分，得到两个子排序序列，每个子排序序列中的通信设备数量相同；将两个子排序序列中子序号相同的通信设备组合作为一个设备组，以得到多个设备组，其中，每个设备组包括第一通信设备和第二通信设备，第一通信设备对应的第一信道增益小于第二通信设备对应的第二信道增益。
5、可选地，所述受窃听状态包括已知全部窃听者状态，所述编码矩阵包括第一编码矩阵；所述基于所述受窃听状态，确定所述设备组对应的编码矩阵，包括：响应于确定所述受窃听状态为所述已知全部窃听者状态，通过以下公式确定所述第一编码矩阵：其中，为所述第一编码矩阵，为所述基站与第g个设备组内的全部窃听者间的转置后的信道向量，b为所述设备组对应的功率分配系数，sg,1为第g个设备组内的第一通信设备对应的符号向量，sg,2为第g个设备组内的第二通信设备对应的符号向量，sj为第g个设备组内的窃听者所接收到的随机信号，m为随机信号的相位调制的阶数，λe为随机信号对应的构造域中的构造因子，t表示转置操作。
6、可选地，所述受窃听状态包括已知部分窃听者状态，所述编码矩阵包括第二编码矩阵；所述基于所述受窃听状态，确定所述设备组对应的编码矩阵，包括：响应于确定所述受窃听状态为所述已知部分窃听者状态，通过以下公式确定所述第二编码矩阵：其中，wg2为所述第二编码矩阵，为所述基站与第g个设备组内的部分窃听者间的转置后的信道向量对应的估计误差值，为所述基站与第g个设备组内的部分窃听者间的转置后的信道向量对应的估计值，sg,1为第g个设备组内的第一通信设备对应的符号向量，sg,2为第g个设备组内的第二通信设备对应的符号向量，sj为第g个设备组内的窃听者所接收到的随机信号，b为所述设备组对应的功率分配系数，m为随机信号的相位调制的阶数，λe为随机信号对应的构造域中的构造因子，t表示转置操作。
7、可选地，所述受窃听状态包括未知窃听者状态，所述编码矩阵包括第三编码矩阵；所述基于所述受窃听状态，确定所述设备组对应的编码矩阵，包括：响应于确定所述受窃听状态为所述未知窃听者状态，通过以下公式确定所述第三编码矩阵：其中，wg3为所述第三编码矩阵，p为噪声强度，ρ为窃听者的信道状态和被窃听的通信设备的信道状态间的预设相关度，t1为第g个设备组内的第一通信设备对应的信噪比，sg,1为第g个设备组内的第一通信设备对应的符号向量，sg,2为第g个设备组内的第二通信设备对应的符号向量，b为所述设备组对应的功率分配系数，为第g个设备组内的所述基站与所述第一通信设备间的转置后的信道向量，t表示转置操作。
8、可选地，所述编码信号包括所述第一通信设备对应的第一编码信号和所述第二通信设备对应的第二编码信号；所述利用所述编码矩阵对所述叠加信号进行预编码，以得到所述设备组对应的编码信号，包括：通过以下公式确定所述第一编码信号：其中，yg,1为第g个设备组内的第一编码信号，为第g个设备组内的所述基站与所述第一通信设备间的转置后的信道向量，wg为第g个设备组内的编码矩阵值，sg,1为第g个设备组内的第一通信设备对应的符号向量，b为所述设备组对应的功率分配系数，sg,2为第g个设备组内的第二通信设备对应的符号向量，ng,1为第g个设备组内的第一通信设备对应的加性高斯白噪声，t表示转置操作；通过以下公式确定所述第二编码信号：其中，yg,2为第g个设备组内的第二编码信号，wg为所述第g个设备组内的编码矩阵值，b为所述设备组对应的功率分配系数，sg,2为第g个设备组内的第二通信设备对应的符号向量，为第g个设备组内的所述基站与所述第二通信设备间的转置后的信道向量，ng,2为第g个设备组内的第二通信设备对应的加性高斯白噪声，t表示转置操作；将所述第一编码信号和所述第二编码信号进行叠加，得到所述编码信号。
9、可选地，所述基于所述信道增益，确定所述设备组对应的叠加信号，包括：基于所述信道增益，对所有设备组进行功率分配，其中，所述设备组被分配的功率与所述设备组对应的总信道增益成反比，所述总信道增益等于所述设备组内每个通信设备对应的信道增益的和值；获取所述基站待发送至所述设备组的多个通信信号；基于所述设备组被分配的功率和所述多个通信信号构造所述设备组对应的叠加信号。
10、基于同一专利技术构思，本申请还提供了一种用于下行链路的预编码的通信系统，所述通信系统包括基站和多个通信设备，所述通信设备通过和其关联的通信信道与所述基站通信连接；所述基站，用于获取所述通信信道的信道增益；基于所述信道增益，对所述多个通信设备进行分组，得到多个设备组；基于所述信道增益，确定所述设备组对应的叠加信号，以及确定所述设备组对应的通信信道的受窃听状态；基于所述受窃听状态，确定所述设备组对应的编码矩阵，并利用所述编码矩阵对所述叠加信号进行预编码，以得到所述设备组对应的编码信号；所述通信设备，用于接收所述基站发送所述编码信号。
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1.一种用于下行链路的预编码方法，其特征在于，应用于通信系统中的基站，所述通信系统还包括多个通信设备，所述通信设备通过和其关联的通信信道与所述基站通信连接，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述信道增益，确定所述设备组对应的通信信道的受窃听状态，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述信道增益，对所述多个通信设备进行分组，得到多个设备组，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述受窃听状态包括已知全部窃听者状态，所述编码矩阵包括第一编码矩阵；
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述受窃听状态包括已知部分窃听者状态，所述编码矩阵包括第二编码矩阵；
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述受窃听状态包括未知窃听者状态，所述编码矩阵包括第三编码矩阵；
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述编码信号包括所述第一通信设备对应的第一编码信号和所述第二通信设备对应的第二编码信号；
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所
9.一种用于下行链路的预编码的通信系统，其特征在于，所述通信系统包括基站和多个通信设备，所述通信设备通过和其关联的通信信道与所述基站通信连接；
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8任意一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种用于下行链路的预编码方法，其特征在于，应用于通信系统中的基站，所述通信系统还包括多个通信设备，所述通信设备通过和其关联的通信信道与所述基站通信连接，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述信道增益，确定所述设备组对应的通信信道的受窃听状态，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述信道增益，对所述多个通信设备进行分组，得到多个设备组，包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述受窃听状态包括已知全部窃听者状态，所述编码矩阵包括第一编码矩阵；
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述受窃听状态包括已知部分窃听者状态，所述编码矩阵包括第二编码矩阵；
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：霍炎，高青鹤，荆涛，李晴，朱明皓，王奇锋，仵浩，高勃，李学汉，张伯洋，王晓萱，刘炸，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：
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