[發(fā)明專利]一種大規(guī)模MIMO波束域安全多播無線傳輸方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810889397.2 | 申請日： | 2018-08-07 |
| 公開（公告）號： | CN109150257B | 公開（公告）日： | 2020-06-16 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 尤力;陳旭;王聞今;孫晨;盧安安;高西奇 | 申請（專利權(quán)）人： | 東南大學(xué) |
| 主分類號： | H04B7/0413 | 分類號： | H04B7/0413;H04B7/0426;H04B7/06;H04B7/08;H04W4/06;H04W72/04 |
| 代理公司： | 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204 | 代理人： | 孟紅梅 |
| 地址： | 211189 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 大規(guī)模 mimo 波束 安全 無線 傳輸 方法 | ||
1.一種大規(guī)模MIMO波束域安全多播無線傳輸方法，其特征在于：包括如下步驟：
(1)在基站與用戶組進(jìn)行多播通信的場景下，配置大規(guī)模天線陣列的基站通過模擬多波束賦形或數(shù)字多波束賦形或模擬與數(shù)字混合波束賦形的方法生成能夠覆蓋整個小區(qū)的波束集合；
(2)基站利用多播用戶組中的合法用戶和非法竊聽用戶的波束域統(tǒng)計信道狀態(tài)信息，構(gòu)建并求解波束域多播功率分配優(yōu)化問題對發(fā)送信號進(jìn)行功率分配；所述波束域多播功率分配優(yōu)化問題表示為：
s.t.tr{Λ}≤P
Λ≥0
其中，為基站多播速率，為竊聽用戶速率上界，Hk和Heve分別為第k個合法用戶和非法竊聽用戶的波束域信道矩陣，Λ為發(fā)送信號的協(xié)方差矩陣，I為單位矩陣，P為基站總功率約束，表示期望運(yùn)算，det表示取矩陣的行列式，tr(·)表示計算矩陣的跡；
波束域多播功率分配優(yōu)化問題的求解包括基于凹凸過程(CCCP)迭代算法優(yōu)化竊聽用戶速率上界，以及基于確定性等同方法優(yōu)化多播用戶速率；其中，基于CCCP迭代算法優(yōu)化竊聽用戶速率上界，具體包括：
(a)將安全多播速率下界表達(dá)式中的竊聽用戶速率上界進(jìn)行一階泰勒級數(shù)展開近似，將非凸的問題轉(zhuǎn)化為關(guān)于波束域功率分配的凸優(yōu)化問題，將優(yōu)化問題轉(zhuǎn)變?yōu)榍蠼庀率鰡栴}：
s.t.tr{Λ}≤P
Λ≥0
泰勒級數(shù)展開過程中需要計算竊聽用戶速率上界關(guān)于波束域功率分配矩陣的導(dǎo)數(shù)是一個對角矩陣，對角元素其中上標(biāo)i為迭代次數(shù)，M為基站發(fā)射天線根數(shù)，Ne為非法竊聽用戶接收天線根數(shù)，
(b)利用凸優(yōu)化方法得到問題的解，并根據(jù)得到的解更新安全多播速率中竊聽用戶速率上界關(guān)于波束域功率分配矩陣的導(dǎo)數(shù)，將該導(dǎo)數(shù)值代入優(yōu)化目標(biāo)形成新的凸優(yōu)化問題并再次求解；重復(fù)該凸優(yōu)化問題求解-更新導(dǎo)數(shù)值-導(dǎo)數(shù)值帶入優(yōu)化目標(biāo)產(chǎn)生新的凸優(yōu)化問題-凸優(yōu)化問題求解的過程，直至安全多播速率收斂；
基于確定性等同方法優(yōu)化多播用戶速率，具體包括：
(a)根據(jù)大維隨機(jī)矩陣?yán)碚摚貌ㄊ蚪y(tǒng)計信道狀態(tài)信息迭代計算確定性等同輔助變量Γk、和直至收斂；其中：Bk(X)和Ck(X)為對角矩陣，[Bk(X)]j,j＝tr{diag{[Ωk]:,j}X}，上標(biāo)i表示迭代次數(shù)，下標(biāo)j表示矩陣元素行列號，⊙表示矩陣Hadamard乘積；
(b)利用迭代得到的確定性等同輔助變量計算安全多播速率下界中的多播用戶速率的確定性等同表達(dá)；
(c)將多播用戶速率的確定性等同表達(dá)帶入波束域多播功率分配的優(yōu)化問題中，避免高復(fù)雜度的期望運(yùn)算；
(3)在各用戶移動過程中，隨著基站與各用戶之間統(tǒng)計信道狀態(tài)信息的變化，基站側(cè)動態(tài)實施波束域功率分配，多播過程動態(tài)更新。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模MIMO波束域安全多播無線傳輸方法，其特征在于：所述步驟(1)中基站生成能夠覆蓋整個小區(qū)的大規(guī)模波束集合實現(xiàn)空間資源的波束域劃分，基站在同一時頻資源上與多播用戶組中的用戶進(jìn)行安全多播通信，該安全多播通信的過程在波束域上實施。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模MIMO波束域安全多播無線傳輸方法，其特征在于：所述波束域統(tǒng)計信道狀態(tài)信息由基站根據(jù)接收到的合法用戶和非法竊聽用戶發(fā)送的上行探測信號估計得出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大規(guī)模MIMO波束域安全多播無線傳輸方法，其特征在于：在各用戶動態(tài)移動過程中，隨著基站與各用戶之間統(tǒng)計信道狀態(tài)信息變化，基站側(cè)動態(tài)實施波束域功率分配，多播過程動態(tài)更新；波束域統(tǒng)計信道狀態(tài)信息的變化與具體應(yīng)用場景有關(guān)，統(tǒng)計時間窗是短時傳輸時間窗的數(shù)倍或數(shù)十倍。
該專利技術(shù)資料僅供研究查看技術(shù)是否侵權(quán)等信息，商用須獲得專利權(quán)人授權(quán)。該專利全部權(quán)利屬于東南大學(xué)，未經(jīng)東南大學(xué)許可，擅自商用是侵權(quán)行為。如果您想購買此專利、獲得商業(yè)授權(quán)和技術(shù)合作，請聯(lián)系【客服】
本文鏈接：http://www.szxzyx.cn/pat/books/201810889397.2/1.html，轉(zhuǎn)載請聲明來源鉆瓜專利網(wǎng)。
- 上一篇：通信方法、通信裝置和系統(tǒng)
- 下一篇：一種信道追蹤方法和裝置
