[发明专利]一种基于物理层安全的毫米波大规模MIMO-NOMA系统下混合预编码设计方法

权利要求书

1.一种基于物理层安全的毫米波大规模MIMO-NOMA系统下混合预编码设计方法，包括如下步骤：

S1：获取一个单小区第g个波束中第m个用户的信号；

S2：当用户的数量可以大于RF链的数量时，对用户进行分组，每组用户包含在一个波束内接收数据，由信道状态信息计算出每个用户的信道增益，并作归一化处理，记为||h_k||₂，将其中信道增益最大的用户作为第一组波束的簇头，然后计算其他用户与该作为第一组波束簇头用户的信道相关性，并作归一化处理，记为||r_k||₂；

分别对||h_k||₂和||r_k||₂分配不同的权重值α_k和1-α_k，利用公式(1)获取抽头系数a_k

a_k＝α_k·||h_k||₂+(1-α_k)·||r_k||₂ (1)

a_k按照从大到小的顺序分别作为剩下波束的簇头；

S3：多余的用户分别计算与各个簇头用户的相关性，选择与之相关性最大的簇头为同一分组；完成后根据簇头所在的信道状态信息生成模拟预编码A和数字预编码d_k；

其中：k为第k个分配在第g个分组中第m的位置的用户，记为g,m。

2.根据权利要求1所述的基于物理层安全的毫米波大规模MIMO-NOMA系统下混合预编码设计方法，其特征在于：在S1中，获取一个单小区第g个波束中第m个用户的信号可按照公式(2)获得：

其中：信道向量记为h_g，m，模拟预编码记为A，数字预编码记为d_g，m，信号分配功率记为p_g，m，信号记为s_g，m，噪声记为v_g，m，第g个分组的用户集合记为|S_g|，第i个分组的用户集合记为|S_i|。

3.根据权利要求1所述的基于物理层安全的毫米波大规模MIMO-NOMA系统下混合预编码设计方法，其特征在于：最大安全传输速率和最大安全能效的获取方法：包括如下步骤：

步骤一：对公式

进行变换得到

其中：常数λ，传输速率R_k，传输速率最大安全传输速率R_max，最大安全能效EE_max；信号分配功率记为p_k；

步骤二：对R_k和中的非凸项进行一阶泰勒级数变换，使其变为凸的线性规划问题；对λ赋初值为0；

步骤三：对问题(5)进行CVX求解并得出最优解，再将最优解带入到原式中进行迭代计算直到收敛；

步骤四：如果是第一次内层迭代λ＝0时，则此时将最优解的点带入公式(3)可得到最大安全速率； 然后更新λ的值，公式(6)所示：

步骤五：将更新后的λ值带入(5)判断是否收敛，如不收敛返回第二步继续迭代，直到外层迭代收敛，得到最优解的点；

步骤六：将最优解的点带入公式(4)，可得到最大安全能效的最优解。