[发明专利]低复杂度的空间调制接收端天线选择方法

权利要求书

1.一种低复杂度的空间调制接收端天线选择方法，其特征在于：低复杂度的空间调制接收端天线选择中，期望接收端根据最大化近似安全速率准则选择一组天线作为接收天线，具体过程包括：

S1.低复杂度的空间调制接收端天线选择中，发送端配备N_a根天线，期望接收端配备N_b根天线；窃听用户配备N_e根天线；发射端发射训练序列，同时对信道进行信道估计；期望用户在获得信道状态信息的情况下根据低复杂度的天线选择方法从N_b根天线中选择N_r根天线作为接收端空间调制的接收天线；

S2.期望用户将此发射模式反馈给发射机，发射机将发送的信息比特中的一部分映射为天线索引，另一部分映射为传统的幅度相位信号，同时做预编码和人为噪声投影；

S3.期望用户接收端接收信号，接收端根据接收到的天线序号和调制符号可以完整的恢复源信息；

发射机采用预编码使信号映射至接收天线，且发射信号中添加了人工噪声，因此需要设计预编码矩阵以及人工噪声波束成形；发射端由此做比特流映射、预编码和人工噪声后的发射信号可以表示为

其中，P_S为总的发射功率，ρ₁为有用信号的发射功率分配系数，ρ₂＝1-ρ₁为人工噪声的发射功率分配系数，e_n表示单位矩阵I_Nt的第n列的列向量，s_m，m∈[1,2,…,M]表示M维星座图中的第m个星座符号，P_k为预编码矩阵，P_AN为噪声投影矩阵；

期望信道矩阵和窃听信道矩阵分别为H和G，相应的期望用户和窃听用户的接收信号为：

是接收端选择第i根天线就从单位矩阵中选择第i行行向量，共计选择N_t行行向量构成的天线选择矩阵；从N_b根天线中选取N_t根天线，共有种模式，在此k∈(1,...K)表示第k种组合模式；

平均安全速率R_s定义为不同的信道状态下期望用户到发射机的互信息量与窃听用户到发射机的互信息量的差值的平均值

期望用户到发射机的互信息量I(x；y_b|H,T_k,P)定义如下：

其中

由于发射机注入了人工噪声，窃听用户接收到的噪声是有色噪声，为了便于分析处理，可通过白化滤波器W^-1/2进行白化滤波，滤波后的噪声向量为其中

窃听用户到发射机的互信息量I(x；y_e|G,T_k,P)表述如下：

上式中

接收天线中选取N_r根天线使得平均安全速率最大的优化问题定义如下：

max R_s subject to T_k∈{T₁,T₂,…,T_K} (7)

由于计算安全速率中要计算互信息量，这需要通过蒙特卡洛模拟进行计算，其复杂度为N_samp表示仿真噪声采样点数，通过以下方法降低其复杂度

此时安全速率近似为优化问题转化如下：

进一步的考虑到空间调制中符号映射的特殊方式，每一时刻只激活一根接收天线，则‖e_ns_m-e_n′s_m′‖²可用映射信号的距离{d₁,d₂,…,d_J}以及其出现的概率{f₁,f₂,…,f_J}近似替代；

进一步的做如下近似

其中Q＝W^-1/2GP_k；

最终的优化问题转化为

其复杂度为