[发明专利]一种大规模天线系统中的安全传输方法

权利要求书

1.一种大规模天线系统中的安全传输方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

步骤1)：发送者通过信道估计获取合法接收者上行信道向量；

步骤2)：发送者根据所述上行信道向量提取出上行主信道的角度特征参数；

步骤3)：发送者根据所述上行主信道的角度特征参数对发送数据进行调制，在同一相干时隙内进行下行数据传输；

所述步骤3)中下行数据传输流程如下：

发送者在发送端进行参数为φ₀的波束的空间旋转操作，合法接收者端的接收信号；

合法接收者根据所述接收信号计算出旋转后的下行主信道的估计值根据得出下行主信道的最大能量点的下标q_max2；根据所述接收信号计算出旋转后的下行主信道的稀疏估计值根据参照步骤2)的方法，可以得出下行主信道的φ_opt2；

综上，得出合法接收者端得出的下行主信道的角度特征参数的估计值，根据此参数的区间位置，根据映射关系可以解调出发送端发送的X比特数据。

2.如权利要求1所述的大规模天线系统中的安全传输方法，其特征在于：所述步骤1)中上行信道向量获取如下：

设基站端有M＞＞1根天线且为均匀线阵，合法接收者和窃听者随机分布在基站覆盖范围且均为单天线配置，训练序列的长度L＜T，其中T为信道相干时间长度，

发送者根据接收信号获得上行主信道的估计值。

3.如权利要求2所述的大规模天线系统中的安全传输方法，其特征在于：所述信道估计中，发送者接收到的信号为：

其中，h_r以M×1的向量的形式表示上行主信道，s^H表示满足s^Hs＝L的归一化的正交训练序列s的共轭转置，定义为功率归一化系数，表示训练序列的能量；N为M×L的噪声矩阵，其中每个元素相同且独立地满足均值为0，方差为的复高斯分布，表示噪声的功率。

4.如权利要求3所述的大规模天线系统中的安全传输方法，其特征在于：所述上行主信道的估计值为：

其中，n为M×1噪声向量，其中每个元素相同且独立地满足均值为0，方差为1的复高斯分布。

5.如权利要求3所述的大规模天线系统中的安全传输方法，其特征在于：所述步骤2)中上行信道角度特征参数提取如下：

上行主信道的离散傅里叶变换可以表示为其中F是M×M的矩阵，其第p行第q列的元素为定义q_max为中能量最大的点的下标；

定义空间旋转矩阵Φ(φ)是由元素{1,e^jφ,...,e^j(M-1)φ}组成的对角矩阵，信道以φ为参数进行旋转后的离散傅里叶变换为φ取值范围为求解最优空间旋转角度φ_opt；定义集合

其中，μ＜＜M表示用于信道稀疏化表示的DFT点的数量，因此

其中表示的子向量，该向量包含了以集合中元素作为下标索引的中的元素；

定义角度特征参数为计算出上行主信道的空间特征参数a₁。

6.如权利要求5所述的大规模天线系统中的安全传输方法，其特征在于：所述合法接收者端的接收信号为

其中，为下行主信道向量g_r的共轭转置，归一化训练矩阵SS^H为τ×L的矩阵，参数τ满足μ＜τ＜＜M，归一化训练矩阵整体满足SS^H的迹不超过τ。