【技术实现步骤摘要】
本专利技术是关于一种面向数据安全通信的环形天线系统分层波束训练方法、装置、设备及介质，涉及无线移动通信。
技术介绍
1、波束赋形是在多天线系统中实现定向信号传输/接收，从而保障数据安全通信的重要信号处理技术。通过控制每个天线上信号的幅度和/或相位，可以将来自/发往不同天线的信号波前构造性地叠加以放大所需方向上的信号，或者在不希望的方向上通过破坏性叠加进行干扰消除。该技术可以在空间维度保证信息的安全传输，避免信息的不必要泄露。在过去的几十年里，波束成形技术已广泛应用于无线通信、雷达、声纳和成像系统等领域。
2、然而，对于线性阵列，由于在角度较大时阵列有效口径较小，从而所形成的波束宽度更宽，造成信号除了指向目标用户外，还可能指向别的位置，存在信息泄露隐患，不利于信息安全传输。而环形阵列由于其具有中心对称的几何结构，可以在各个角度都形成一致的高增益窄波束，从而保证更好的信息安全传输。
3、为了使用环形阵列形成高增益的波束赋形从而实现信号的安全传输，需要获取用户的方位。在大规模天线系统中，波束训练是一种常用的用户方位估计方法。通过扫描空间的不同方位，用户可以通过接收功率确定自己所在位置并反馈给基站，从而进行后续的信息传输。然而，随着天线数的增多，系统可以形成的波束会更细，候选方向会增多，进而导致波束训练的巨大开销。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够高效估计用户方位的面向数据安全通
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供的技术方案为：
3、第一方面，本专利技术提供的一种面向数据安全通信的环形天线系统分层波束训练方法，包括：
4、将环形天线系统周向分为8个子阵列，每个子阵列同时搜索与其法向方向相近的角度范围，根据接收能量最大的码字确定用户可能所在的若干第一角度范围；
5、将整个天线阵列分为2个子阵列，每个子阵列同时搜索每一所述第一角度范围，根据接收能量最大的码字确定用户可能所在的两个第二角度范围；
6、整个阵面生成精细波束同时搜索每一所述第二角度范围，将接收能量最大的码字确定为用户的角度位置。
7、在一种可能的实施方式中，将环形天线系统周向分为8个子阵列，每个子阵列同时搜索与其法向方向相近的角度范围，具体为：
8、8个子阵列的法向方向分别为：
9、相应地，8个子阵列搜索的范围分别为：
10、
11、在一种可能的实施方式中，根据接收能量最大的码字确定用户可能所在的若干第一角度范围，包括：
12、码字生成：对于第i个子阵列，第k个码字被表示为：
13、[an/8(φ1,k),an/8(φ2,k),an/8(φ3,k),…,an/8(φ8,k)]；
14、其中，an/8(φ1,k)表示单元数为n/8时的阵列响应矢量，其中：第k个码字指向的方向为：
15、
16、码字发送：发送完码字后根据接收能量的大小确定用户可能所在的若干第一角度范围，即如果第k个码字接收能量最大，则用户可能位于如下8个角度中的一个：
17、
18、在一种可能的实施方式中，将整个天线阵列分为2个子阵列，每个子阵列同时搜索每一所述第一角度范围，根据接收能量最大的码字确定用户可能所在的两个第二角度范围，包括：
19、码字生成：第m个码字表示为：
20、[an/2(γ1,m),an/2(γ2,m)]；
21、其中，γ1,m和γ2,m分别表示为：
22、
23、
24、其中，m＝1,2,3,4；
25、码字发送：发送完码字后根据接收能量的大小确定用户可能所在的第二角度范围，即如果第m个码字接收能量最大，则用户可能位于如下2个角度中的一个：
26、
27、在一种可能的实施方式中，整个阵面生成精细波束同时搜索每一所述第二角度范围，将接收能量最大的码字确定为用户的角度位置，包括：
28、通过整个阵面生成精细波束分别搜索所述第二角度范围中确定的两个方向，根据接收能量最大的码字确定为用户的角度位置。
29、第二方面，本专利技术还提供一种面向数据安全通信的环形天线系统分层波束训练装置，该装置包括：
30、第一角度范围确定模块，被配置为将环形天线系统周向分为8个子阵列，每个子阵列同时搜索与其法向方向相近的角度范围，根据接收能量最大的码字确定用户可能所在的若干第一角度范围；
31、第二角度范围确定模块，被配置为将整个天线阵列分为2个子阵列，每个子阵列同时搜索每一所述第一角度范围，根据接收能量最大的码字确定用户可能所在的两个第二角度范围；
32、用户角度确定模块，被配置为整个阵面生成精细波束同时搜索每一所述第二角度范围，将接收能量最大的码字确定为用户的角度位置。
33、在一种可能的实施方式中，根据接收能量最大的码字确定用户可能所在的若干第一角度范围，包括：
34、码字生成：对于第i个子阵列，第k个码字被表示为：
35、[an/8(φ1,k),an/8(φ2,k),an/8(φ3,k),…,an/8(φ8,k)]
36、其中，an/8(φ1,k)表示单元数为n/8时的阵列响应矢量，其中：第k个码字指向的方向为：
37、
38、码字发送：发送完码字后，根据接收能量的大小确定用户可能所在的第一角度范围，即如果第k个码字接收能量最大，则用户可能位于如下8个角度中的一个：
39、
40、在一种可能的实施方式中，将整个天线阵列分为2个子阵列，每个子阵列同时搜索每一所述第一角度范围，根据接收能量最大的码字确定用户可能所在的两个第二角度范围，包括：
41、码字生成：第m个码字表示为：
42、[an/2(γ1,m),an/2(γ2,m)]
43、其中，γ1,m和γ2,m分别表示为：
44、
45、
46、其中，m＝1,2,3,4；
47、码字发送：发送完码字后，根据接收能量的大小确定用户可能所在的第二角度范围，即如果第m个码字接收能量最大，则用户可能位于如下2个角度中的一个：
48、
49、第三方面，本专利技术还提供一种电子设备，包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行所述方法中的任一方法的指令。
50、第四方面，本专利技术还提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行所述方法中的任一方法。...
【技术保护点】
1.一种面向数据安全通信的环形天线系统分层波束训练方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的面向数据安全通信的环形天线系统分层波束训练方法，其特征在于，将环形天线系统周向分为8个子阵列，每个子阵列同时搜索与其法向方向相近的角度范围，具体为：
3.根据权利要求2所述的面向数据安全通信的环形天线系统分层波束训练方法，其特征在于，根据接收能量最大的码字确定用户可能所在的若干第一角度范围，包括：
4.根据权利要求3所述的面向数据安全通信的环形天线系统分层波束训练方法，其特征在于，将整个天线阵列分为2个子阵列，每个子阵列同时搜索每一所述第一角度范围，根据接收能量最大的码字确定用户可能所在的两个第二角度范围，包括：
5.根据权利要求4所述的面向数据安全通信的环形天线系统分层波束训练方法，其特征在于，整个阵面生成精细波束同时搜索每一所述第二角度范围，将接收能量最大的码字确定为用户的角度位置，包括：
6.一种面向数据安全通信的环形天线系统分层波束训练装置，其特征在于，该装置包括：
7.根据权利要求6所述的面向数据安全
8.根据权利要求7所述的面向数据安全通信的环形天线系统分层波束训练装置，其特征在于，将整个天线阵列分为2个子阵列，每个子阵列同时搜索每一所述第一角度范围，根据接收能量最大的码字确定用户可能所在的两个第二角度范围，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器、存储器及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行如权利要求1至5所述方法中的任一方法的指令。
10.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行如权利要求1至5所述方法中的任一方法。
...【技术特征摘要】
1.一种面向数据安全通信的环形天线系统分层波束训练方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的面向数据安全通信的环形天线系统分层波束训练方法，其特征在于，将环形天线系统周向分为8个子阵列，每个子阵列同时搜索与其法向方向相近的角度范围，具体为：
3.根据权利要求2所述的面向数据安全通信的环形天线系统分层波束训练方法，其特征在于，根据接收能量最大的码字确定用户可能所在的若干第一角度范围，包括：
4.根据权利要求3所述的面向数据安全通信的环形天线系统分层波束训练方法，其特征在于，将整个天线阵列分为2个子阵列，每个子阵列同时搜索每一所述第一角度范围，根据接收能量最大的码字确定用户可能所在的两个第二角度范围，包括：
5.根据权利要求4所述的面向数据安全通信的环形天线系统分层波束训练方法，其特征在于，整个阵面生成精细波束同时搜索每一所述第二角度范围，将接收能量最大的码字确定为用户的角度位置，包括：
6.一种面向数据安全...
【专利技术属性】
技术研发人员：王宇弘，彭静怡，
申请(专利权)人：国家工业信息安全发展研究中心，
类型：发明
国别省市：
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