[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

说明书

本发明公开了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：获取一个单小区第g个波束中第m个用户的信号；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，信道状态信息计算出每个用户的信道增益，将其中信道增益最大的用户作为第一组波束的簇头，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；成后我们可以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。本发明高效的完成了用户分组，对后续的模拟预编码和数字预编码提供了很好的基础。

技术领域

本发明涉及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和适用于该方法的电机，属超声电机领域。

背景技术

随着将来移动用户对数据需求量的不断增加，当前基于低频微波通信的蜂窝网络(Long Term Evolution,LTE)将不能满足如此巨大的数据需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了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，具体而言通过以下技术方案实现：

本发明所述的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；完成后我们可以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。

进一步，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。

进一步，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，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