[发明专利]多天线安全通信系统中基于信道估计的有限反馈传输方法

摘要

本发明公开了一种多天线安全通信系统中基于信道估计的有限反馈传输方法，包括：首先，合法用户利用信道估计技术估计出基站到合法用户的信道向量，然后根据信道估计误差、基站天线数目、信号的发送功率和速率损失阈值计算出反馈信道信息所需比特数。其次，合法用户将基站至其的信道信息进行归一化，接着根据已计算的比特数，采用随机向量量化方法量化归一化的信道信息，并将量化索引号分别反馈给基站。最后，基站利用索引号从码本簿中得到量化的发送预编向量。本发明由于同时考虑信道估计与有限反馈，故本发明的安全系统性能更贴近真实系统，有更高的实用价值。

主权项

一种多天线安全通信系统中基于信道估计的有限反馈传输方法，其特征在于，该传输方法包括以下步骤：步骤1)基站配置M根天线，合法用户和窃听者均配置单天线，基站至合法用户的完美信道向量为h，基站至窃听者的完美信道向量为g；其中，M为正整数；步骤2)合法用户通过基站发送的λM个正交导频信号估计基站至合法用户的信道，得到估计信道向量其中，λ表示所对应的每根天线进行信道估计时所采用的导频符号数目；合法用户依据式(1)计算出信道量化所需比特数B：B＝(M‑1)[log₂ξ‑log₂(ξ‑D)]   式(1)其中,$\mathrm{\ξ}=b+M{\mathrm{\φ}}_2(1-{\mathrm{\σ}}_e^2),D=M{\mathrm{\φ}}_2(1-{\mathrm{\σ}}_e^2)+{\mathrm{\φ}}_1{\mathrm{\σ}}_e^2+(M-1){\mathrm{\φ}}_2{\mathrm{\σ}}_e^2+1,$表示合法用户的信道估计误差，φ₁表示有用信号的功率，φ₁＝αP,φ₂表示人工噪声的功率，P表示基站的信号总发送功率，α表示基站的有用信号功率的分配因子，安全通信系统的速率损失阈值为log₂b bps/Hz；步骤3)合法用户根据式(1)计算出量化所需比特数B,用长度为2^B的码本量化归一化向量得到量化值在码本中的索引号，符号||||表示向量的模，合法用户将量化的索引号通过上行信道反馈给基站，基站根据索引号从码本中得到向量的量化值从而得到有用信号的发送预编码向量f和人工噪声的发送预编码矩阵W，其中，矩阵的所有列组成了向量零空间的标准正交基；步骤4)基站得到f和W后，发送信号向量为其中s为有用信号，a为人工噪声，φ₁＝αP，合法用户的接收信号为窃听用户的接收信号为其中，z_b为合法用户的噪声，z_e为窃听用户的噪声，上标H表示矩阵的共轭转置。