[發明專利]一種基于安全傳輸的毫米波云無線接入網絡波束設計方法

有效

• 申請號: 202010149997.2
• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN111756424B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 郝萬明;趙少柯;孫鋼燦;趙飛
• 申請（專利權）人: 鄭州大學;鄭州大學產業技術研究院有限公司
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/024;H04B7/0426;H04W4/06;H04W52/14;H04W52/26;H04W52/32;H04W52/34;H04W52/42;H04W72/04;H04W72/08
• 代理公司: 河南大象律師事務所 41129
• 代理人: 尹周

本發明涉及網絡傳輸領域，尤其涉及一種基于安全傳輸的毫米波云無線接入網絡波束設計方法，包括第一步：系統模型建立，第二步：模擬波束設計，第三步：保密速率傳輸問題；通過各個步驟的設計，達到最大化信息傳輸的保密率。

技術領域

本發明涉及網絡傳輸領域，尤其涉及一種基于安全傳輸的毫米波云無線接入網絡波束設計方法。

背景技術

隨著移動互聯網業務的快速上升，各種移動應用對數據速率要求越來越高，云無線接入網(Cloud radio access network，C-RAN)技術被提出作為一種有效的解決方案。在C-RAN中，中央處理器(Central processor，CP)利用全局信道狀態信息(Channel stateinformation，CSI)進行資源優化配置，提高了系統的頻譜效率(Spectral efficiency，SE)。另外，隨著超密集基站部署，通過多點協作(Coordinated multiple-point，CoMP)技術，即利用相鄰基站形成基站集群并聯合為用戶提供服務，可以有效解決基站間的干擾。在C-RAN中，CP通過前向鏈路向基站發送數據，同時多個基站協作，共同向用戶提供服務。此時，需要考慮兩個基本問題：前向/接入鏈接選擇和數據共享方案。考慮不同頻率載波和前向/接入鏈路的特點，我們分別采用低頻微波和高頻毫米波作為前向鏈路和接入鏈路的載波。另外，對于CP和基站集群之間的數據共享，當多個基站協作服務一個用戶時，CP必須將該用戶要求的信息發送到所有協作基站，這種點對多點的前向傳輸可以通過組播技術實現。因此，本發明將結合前向微波組播傳輸技術，建立一個基于基站協作的毫米波C-RAN系統。由于無線通信的廣播特性，竊聽者(Eavesdropper，Eve)可能會竊聽用戶信息，因此物理層安全性(Physical layer security，PLS)被提出以增強無線通信的安全性，它的核心思想是利用無線信道的隨機性，通過設計波束來防止非法用戶竊聽信息。雖然目前PLS已經存在多種設計方案，但仍存在一些其他挑戰，如混合模擬/數字波束賦形(Beamforming，BF)設計，人工噪聲，組播BF設計等。為了解決上述挑戰，本發明研究了基于微波組播前傳的安全毫米波C-RAN安全BF設計問題，目標是發明一種聯合波束設計方案最大化信息傳輸的保密速率。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，而設計了一種基于安全傳輸的毫米波云無線接入網絡波束設計方法。

本發明的目的是通過如下措施來實現的：一種基于安全傳輸的毫米波云無線接入網絡波束設計方法，包括如下步驟：

第一步：系統模型建立

在微波組播前向鏈路中，將從CP到第l個基站的前向鏈路信道向量記為從CP向基站集群發送的組播BF向量記為x₀是E{|x₀|²}＝1的組播信號，第l個基站接收到的信號如(1)所示，n_l是滿足CN(0，N₀)的獨立同分布的加性高斯白噪聲(Additivewhite Gaussian noise，AWGN)，

將下行鏈路微波帶寬記為W_mc，則第l個基站可獲得的前向速率為：

由于前向組播速率受到最壞信道條件下的基站的限制，因此CP提供的前向速率為：

其中L＝{1，...，L}表示基站集合；

在毫米波接入鏈路中，第k個用戶的接收信號為：