[发明专利]一种基于优选的天线子集方向调制方法

说明书

本发明属于通信技术中的阵列信号处理领域，尤其涉及一种基于优选的天线子集方向调制方法。一种基于优选的天线子集方向调制方法，利用EVM挑选出在非期望方向星座点畸变达到最大的几组天线子集完成天线自己方向调制。相对于传统技术，本发明的方法具有更强的安全性。在随机产生的天线子集中利用EVM算法找出使得每个星座点在非期望方向畸变最严重的天线子集，使得在非期望方向的误码率达到最大值，进一步保证了期望方向的安全性。

技术领域

本发明属于通信技术中的阵列信号处理领域，尤其涉及一种基于优选的天线子集方向调制方法。

背景技术

无线通信技术的发展和应用给生活带来了很大的方便，由于无线通信是一个开放的系统，它在带来方便的同时，安全性也是一个值得考虑和解决的问题。随着对信息安全要求的提高，以及窃听技术的不断发展，传统的安全方法受到越来越大的挑战，传统的安全技术亟待增强。物理层安全技术研究方向涉及的内容是在窃听接收机与期望接收具有相同的无线通信信号解调方法的条件下，如何在物理层实现无线通信信息安全的传输给接收机，而不是借助上层加密技术或保密通信协议等方法实现无线通信信息在物理层的安全传输。物理层安全技术目前成为通信安全领域的研究热点。

传统的无线通信发射机发射的信号在各个方向上仅存在信噪比的差异，信号的格式完全一致，位于非期望方向的窃听者使用高灵敏度的接收机就能够实现保密信息的截获，针对这一情况来，近年来，研究者将多天线收发阵列应用于物理层安全通信领域，提出了方向调制技术。该技术利用无线通信系统中多天线发射阵列直接在天线端综合出具有方向特性的数字调制信号，从信号调制角度解决通信信息在传输过程中的安全性问题。方向调制信号具有很强的方向性，发射的无线通信信号在期望方位接收信号星座点之间的相对相位关系与基带数字调制信号相同，合法用户可以正常解调接收信号；而非期望方位窃听接收机接收信号星座点之间的相对相位关系产生畸变，窃听者无法从接收信号中解调通信信息。

方向调制系统能够使非目标方向的信号星座图产生失真。对于具有N根天线的均匀相控线阵来说，如果从中随机选取M根非对称天线作为天线子集进行信号的发射，无论天线子集的选取如何，在期望方向总能综合出想要的星座图，而在非期望方向信号星座图会出现不同程度的畸变(如附图1所示)。为了达到更好的畸变效果，本文提出了一个新的思路：利用EVM挑选出星座点在非期望方向恶化程度最大的几组天线子集，可以使星座点在非期望方向的畸变达到最大，从而更好地实现防窃听。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，利用EVM挑选出在非期望方向星座点畸变达到最大的几组天线子集完成天线自己方向调制。

一种基于优选的天线子集方向调制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将调制星座图分为幅度AMP和相位PHASE两部分，即单个星座点值为AMP(x)e^jPHASE(x)，其中，x为第x个星座点；

S2、在天线端形成发射信号，具体方法为：

S21、通过合理设置模拟相控阵天线移相器相位值，来补偿不同天线到达期望方向的相移，表示形式为：其中，θ_T表示期望方向；为传播常数，λ为发射信号波长；表示第k个阵元到阵列中心相位参考点的距离；

S22、在具有N根天线的均匀线阵中，随机选取若干组天线子集，其中每组天线子集包含M根非对称天线，由此可以得到天线发射端的信号为：其中，b(x)表示选取的若干组天线子集；

S3、利用接收到的信号挑选出性能最好的若干组天线子集，具体方法为：

S31、由于信道矢量可以表示为沿方位角θ，忽略噪声的影响，第x个符号在接收端的形式可以表示为：若此时的方位角θ为期望方向，则此时的接收信号为y(x,θ_T)＝AMP(x)e^jPHASE(x)；