[发明专利]一种基于交叉熵迭代的多用户太赫兹阵列安全调制方法

权利要求书

1.一种基于交叉熵迭代的多用户太赫兹阵列安全调制方法，其特征在于：该方法依托多用户太赫兹阵列系统，该系统包括：发射机、目标用户、窃听用户、接收机以及信道；

所述发射机包含模拟波束赋形装置、数字波束赋形装置、可编程放大器及发射天线阵列；其中，发射天线阵列共包含根天线，且天线之间的距离为d，，λ为载波波长；

所述信道为接收机与发射机之间的可视路径链路信道，在方向角θ的信道为(1)：

(1)

其中，可视路径链路，即Line of Sight，简称LOS；

所述目标用户的数量为K个，分别位于发射机的方向角上；

所述发射机与K个目标用户之间的K个信道组成传输信道矩阵，其中，上标T表示共轭转置；

其中，发射机模拟波束赋形装置的天线权重取值为k或1且k≠1；

在共N根天线的天线权重中，有M根天线取值为1，N-M根天线取值为k；

所述多用户太赫兹阵列安全调制方法，包括如下步骤：

步骤1、调整发射天线权重，具体为：发射机通过可编程放大器控制发送信号的权重，实现天线权重最优化；

其中，每根天线的权重以选通概率p选择权重1，以概率1-p选择权重k，当k=(1-M)/(N-M)时，非目标用户方向噪声最大，天线权重达到最优；

步骤2、交叉熵算法初始化，令迭代次数i=0，每根天线初始选通概率，N根天线的选通概率组成天线选通概率向量；

步骤3、根据天线选通概率向量生成个天线组合矢量；

其中，每个组合矢量包含N根发射天线权重，且每根发射天线权重为k或1；

步骤4、将模拟波束赋形矩阵的每一列与天线组合矢量b点乘，得到选择后的模拟波束赋形矩阵；

步骤5、将传输信道矩阵H与选择后的模拟波束赋形矩阵相乘，得出等效信道；

步骤6、根据迫零准则，针对等效信道设计数字波束赋形矩阵，具体为：

数字波束赋形矩阵通过(2)计算：

(2)

其中，上标T表示共轭转置，上标-1表示取逆矩阵；

步骤7、计算每个天线组合优化的目标函数为，并对个天线组合的目标函数按照从小到大排序，即按照方向图旁瓣能量从低到高排序；

步骤8、取前个天线组合，计算天线选通概率向量的迭代值，计算方式为(3)：

(3)

其中，表示前个天线组合中第l个天线组合中N根发射天线的权重，；

步骤9、判断迭代次数i是否达到迭代次数，如果未达到，则i自增1，转至步骤3进行下一次迭代；如果已达到迭代次数，则结束交叉熵算法，输出模拟波束赋形矩阵和数字波束赋形矩阵；

步骤10、信号发送，具体为：发射机发送信号给K个目标用户；

其中，表示的转置,是发射机发送给第k个目标用户的信号，；

步骤11、信号接收，具体为：K个目标用户接收到信号，是第k个目标用户接收到的信号，，接收信号y通过(4)得到：

(4)

其中，表示的转置；为步骤4提到的选择后的模拟波束赋形矩阵，是步骤6提到的数字波束赋形矩阵，n为复高斯白噪声。