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基于最大化人工噪声功率的天线选择的通信方法


技术摘要:
本发明提出一种基于最大化人工噪声功率的天线选择的通信方法,包括步骤:1)通信双方确定发射天线总个数与接收天线总个数,指定通信时每个时隙使用多根发射天线以及1根接收天线;2)计算人工噪声功率,选择使人工噪声功率最大化的多根发射天线以及1根接收天线作为通信的  全部
背景技术:
空间调制作为一种新的多输入多输出方法被提出,可以在一个时隙仅激活一根天 线,并利用激活的天线索引以携带其他信息,同时降低了收发机的复杂性。确切来说,空间 调制系统传送了两类信息:(1)激活的发射天线组合;(2)在激活的天线上传送符号。 考虑到空间调制面临着泄露信息给非法窃听方的风险,物理层安全在空间调制中 变得具有挑战性。在传统MISO系统中,人工噪声被提出用于增强安全性。通过将AN引入空间 调制-多输入单输出(Spatial  Modulation-Multiple  Input  Single Output,SM-MISO)系 统,有学者提出了一种安全的酉编码空间调制(Unitary Coded  Spatial  Modulation,UC- SM)方案,目的是对窃听者产生时变干扰,发送方Alice和接收方Bob在两个不同的时隙传输 相同的信息,因此合法接收方可以获得2倍的传输分集增益。UC-SM系统中一个传输组分为 四个时隙,分别传输两个不同的调制符号。但是,UC-SM具有单个接收天线的限制,这会导致 接收器的性能损失。虽然天线选择已被广泛用于空间调制-多输入多输出SM-MIMO  系统,但 是基于UC-SM系统中的物理层安全性来构想一个新的天线选择标准仍然具有挑战性。
技术实现要素:
本发明所要解决的技术问题是,针对已有的天线选择技术仅考虑了基于合法方性 能的标准,提出一种基于最大化人工噪声(Artificial-Noise-Maximization,  ANM)功率的 天线选择标准并在UC-SM系统中联合发射和接收天线选择进行实现,能够使得安全性能和 计算复杂性之间取得了更好的平衡的通信方法。 本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是,基于最大化人工噪声功率的天 线选择的通信方法,包括以下步骤: 1)通信双方确定发射天线总个数与接收天线总个数,指定空间调制范围为  Nt根 发射天线以及1根接收天线,Nt>1; 2)计算人工噪声功率,选择使人工噪声功率最大化的Nt根发射天线以及1  根接收 天线作为通信的收发天线; 3)发送方信息比特进行空间调制得到调制符号并在所述Nt根发射天线中确定1根 激活,使用随机加权系数对调制符号进行加权处理之后通过空间调制确定的激活天线将加 权后的调制符号发射出去,接收方通过激活的1根接收天线接收调制符号并调解恢复出信 息比特。 针对已有的天线选择技术仅考虑合法方性能且复杂度较高的问题,本发明基于最 大化人工噪声功率的准则进行天线选择,并在UC-SM安全系统中应用了该准则。在UC-SM系 3 CN 111585621 A 说 明 书 2/5 页 统中,通过最大化人工噪声的功率进一步恶化窃听方误码率性能,同时由于AN与信道信息 的模值有关,进一步实现了增强合法接收者的误码率性能。 本发明的有益效果为,能抑制窃听者的窃听能力,同时增强了合法双方之间的传 输性能。同时,拥有较低的复杂度,避免了传统天线选择复杂度高的缺点。 附图说明 图1是本发明提出的基于最大化人工噪声功率的天线选择系统框图; 图2为UC-SM系统中,在NT=6,Nt=4,NR=3时,采用ANM准则的天线选择方案与传统 UC-SM系统的性能比较,其中ANM-AS表示本发明方法,  Original表示传统的UC-SM系统的误 码率性能; 图3为UC-SM系统中,在NT=7,Nt=4,NR=3时,采用ANM准则的天线选择方案与传统 UC-SM系统的性能比较。
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