波束成形方法技术

一种波束成形方法，其特征在于，包括：基站获得信道信息，所述信道信息包括所述基站到终端的信道信息、所述基站到偷听者的信道信息、及所述终端到所述偷听者的信道信息；所述基站根据所述信道信息进行信息波束成形和干扰波束成形。

【技术实现步骤摘要】
波束成形方法
本专利技术涉及通信领域，尤其涉及一种波束成形方法。
技术介绍
随着移动通信的普及以及移动互联网业务的迅猛发展，网络的开放性以及无线传输的特性，使安全问题将成为整个移动通信系统的核心问题之一。波束成形技术成为实现通信系统物理层安全的主要技术之一。其利用多天线的波束成形技术进行信息的安全传输，其中一个问题是如何使得偷听者获得的信号能量最小，同时使得合法接收着获得的信号能量最大。随着波束成形技术的发展，如何进行信息波束成形和干扰波束成形是当前需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种波束成形方法，能够同时进行信息波束成形和干扰波束成形。本专利技术实施例采用如下技术方案：一种波束成形方法，包括：基站获得信道信息，所述信道信息包括所述基站到终端的信道信息、所述基站到偷听者的信道信息、及所述终端到所述偷听者的信道信息；所述基站根据所述信道信息进行信息波束成形和干扰波束成形。可选的，所述基站根据所述信道信息进行信息波束成形和干扰波束成形包括：所述基站确定波束成形的赋值向量；所述基站根据所述波束成形的赋值向量及所述信道信息进行信息波束成形和干扰波束成形。可选的，所述基站确定波束成形的赋值向量之后，还包括：所述基站依据根据计算能力确定波束成形算法的迭代次数；确定安全接收吞吐量阈值和发送吞吐量阈值；所述基站根据所述终端到所述偷听者的信道参数已知或未知确定对应的优化算法；使得所述终端到所述偷听者的信道参数已知时，最大化所述基站的发送吞吐量，同时保证所述基站的安全接收吞吐量高于所述安全接收吞吐量阈值；所述终端到所述偷听者的信道参数未知的情况下，最大化所述基站的安全接收吞吐量，同时保证所述基站的发送吞吐量高于所述发送吞吐量阈值；所述基站根据确定的计算方法及所述赋值向量更新所述波束成形赋值向量。可选的，还包括：根据确定的波束成形算法的迭代次数，在每一次计算中，确定波束成形赋值向量，在所有计算结果中选择最优的波束成形赋值向量。可选的，当所述终端到所述偷听者信道已知时，所述基站最大化所述基站的发送吞吐量，同时保证所述基站的安全接收吞吐量高于所述安全接收吞吐量阈值。可选的，当所述终端到所述偷听者信道未知时，所述基站最大化所述基站的安全接收吞吐量，同时保证所述基站的发送吞吐量高于所述发送吞吐量阈值。可选的，所述波束成形的赋值向量包括所述信息波束成形的赋值向量及所述干扰波束成形的赋值向量，所述信息波束成形的赋值向量，所述干扰波束成形的赋值向量的更新算法为：在每一次迭代计算中，求解信息波束成形的赋值向量和干扰波束成形的赋值向量。可选的，所述基站最大化所述基站的发送吞吐量时，所述基站发射功率小于预设值，且所述基站的安全接收吞吐量大于预设值。可选的，所述基站最大化所述基站的安全接收吞吐量时，所述基站发射功率小于预设值，且所述基站的信息发送吞吐量大于预设值。基于上述方案，本专利技术实施例的波束成形方法，基站获得信道信息，所述信道信息包括所述基站到终端的信道信息、所述基站到偷听者的信道信息、及所述终端到所述偷听者的信道信息，所述基站根据所述信道信息进行信息波束成形和干扰波束成形，从而实现同时进行信息波束成形和干扰波束成形。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1提供的一种波束成形方法的流程图；图2为本专利技术实施例2提供的基于全双工基站模型的示意图；图3为本专利技术实施例3提供的信息波束成形和干扰波束成形设计算法的流程图；图4为本专利技术实施例3提供的基于波束成形算法进行通信的流程示意图；图5为本专利技术实施例3提供的波束成形算法的性能仿真图之一；图6为本专利技术实施例3提供的波束成形算法的性能仿真图之二。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1如图1所示，本实施例提供一种波束成形方法，包括：11、基站获得信道信息，所述信道信息包括所述基站到终端的信道信息、所述基站到偷听者的信道信息、及所述终端到所述偷听者的信道信息。12、所述基站根据所述信道信息进行信息波束成形和干扰波束成形。可选的，所述基站根据所述信道信息进行信息波束成形和干扰波束成形包括：所述基站确定波束成形的赋值向量；所述基站根据所述波束成形的赋值向量及所述信道信息进行信息波束成形和干扰波束成形。可选的，所述基站确定波束成形的赋值向量之后，还包括：所述基站依据根据计算能力确定波束成形算法的迭代次数；确定安全接收吞吐量阈值和发送吞吐量阈值；所述基站根据所述终端到所述偷听者的信道参数已知或未知确定对应的优化算法；使得所述终端到所述偷听者的信道参数已知时，最大化所述基站的发送吞吐量，同时保证所述基站的安全接收吞吐量高于所述安全接收吞吐量阈值；所述终端到所述偷听者的信道参数未知的情况下，最大化所述基站的安全接收吞吐量，同时保证所述基站的发送吞吐量高于所述发送吞吐量阈值；所述基站根据确定的计算方法及所述赋值向量更新所述波束成形赋值向量。可选的，还包括：根据确定的波束成形算法的迭代次数，在每一次计算中，确定波束成形赋值向量，在所有计算结果中选择最优的波束成形赋值向量。可选的，当所述终端到所述偷听者信道已知时，所述基站最大化所述基站的发送吞吐量，同时保证所述基站的安全接收吞吐量高于所述安全接收吞吐量阈值。可选的，当所述终端到所述偷听者信道未知时，所述基站最大化所述基站的安全接收吞吐量，同时保证所述基站的发送吞吐量高于所述发送吞吐量阈值。可选的，所述波束成形的赋值向量包括所述信息波束成形的赋值向量及所述干扰波束成形的赋值向量，所述信息波束成形的赋值向量，所述干扰波束成形的赋值向量的更新算法为：在每一次迭代计算中，求解信息波束成形的赋值向量和干扰波束成形的赋值向量。可选的，所述基站最大化所述基站的发送吞吐量时，所述基站发射功率小于预设值，且所述基站的安全接收吞吐量大于预设值。可选的，所述基站最大化所述基站的安全接收吞吐量时，所述基站发射功率小于预设值，且所述基站的信息发送吞吐量大于预设值。本实施例的方法，基站获得信道信息，所述信道信息包括所述基站到终端的信道信息、所述基站到偷听者的信道信息、及所述终端到所述偷听者的信道信息，所述基站根据所述信道信息进行信息波束成形和干扰波束成形，从而实现同时进行信息波束成形和干扰波束成形。实施例2如图2所示，本实施例提供一种基于全双工基站模型，其中全双工基站（BS）接收来自某发射端（Tx）的保密信息，同时向某个接收端用户（Rx）发送非保密数据。由于偷听者（Ev）的存在，全双工基站需要兼顾接收信息的安全和发送信息的吞吐量。通过在基站上分别设计信息波束成形和干扰波束成形的权值向量，使得基站一方面能够有效提升接收信息的安全，另一方面保证发送信息的吞吐量。本实施例通过波束成形技术实现同时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波束成形方法，其特征在于，包括：基站获得信道信息，所述信道信息包括所述基站到终端的信道信息、所述基站到偷听者的信道信息、及所述终端到所述偷听者的信道信息；所述基站根据所述信道信息进行信息波束成形和干扰波束成形。

【技术特征摘要】
1.一种波束成形方法，其特征在于，包括：基站获得信道信息，所述信道信息包括所述基站到终端的信道信息、所述基站到偷听者的信道信息、及所述终端到所述偷听者的信道信息；所述基站根据所述信道信息进行信息波束成形和干扰波束成形；其中,所述基站根据所述信道信息进行信息波束成形和干扰波束成形包括：根据保密信息发送端到偷听者的信道参数已知或未知的情况选择不同的优化算法，计算波束成形权值向量的权值并存储计算结果；1)、若已知，在功率分配系数为θ＝0∶0.01∶1情况下，信息波束成形赋值向量的计算表达式为：干扰波束成形的计算表达式为：其中所需的其它变量分别计算为：2)、若未知，在功率分配系数为θ＝0∶0.01∶1情况下，信息波束成形赋值向量的计算表达式为：而干扰波束成形赋值向量计算为：其中的和计算为：a)、如果则b)、如果则其中S*＝s*s*H；基站与偷听者之间的信道为基站与合法接收端的信道为基站与保密信息发送者的信道为安全信息发送端与合法信息接收端的信道为安全信息发送端与偷听者的信道为安全信息发射端的发射功率限制为Pt；基站发射功率限制为P；基站安全接收吞吐量阈值为从全部的迭代计算结果中选择最优的作为波束成形权值向量，完成计算并输出到基站。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站根据所述信道信息进行信息波束成形和干扰波束成形包括：所述基站确定波束成形的赋值向量；所述基站根据所述波束成形的赋值向量及所述信道信息进行信息波束成形和干扰波束成形。3.根据权利要求2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高飞飞，朱丰超，邹红星，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：