本技術(shù)涉及無線通信,尤其涉及一種可移動(dòng)天線的隱蔽通信方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品。
背景技術(shù):
1、隨著人們對海量異質(zhì)數(shù)據(jù)的傳輸需求越來越高,多輸入多輸出(multi-inputmulti-output,mimo)技術(shù)已經(jīng)被公認(rèn)為是一種關(guān)鍵使能技術(shù)。然而,傳統(tǒng)的mimo系統(tǒng)通常使用固定位置天線,這限制了天線利用連續(xù)空間域的自由度,從而限制了空間復(fù)用增益。
2、近年來,有研究提出了一種可移動(dòng)天線,其可以通過靈活調(diào)整位置來充分利用空間自由度??梢苿?dòng)天線的優(yōu)勢與潛力已經(jīng)在各類無線通信系統(tǒng)中得到應(yīng)用,比如地面?zhèn)鬏?、無人機(jī)網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星通信等。然而,無線傳播的開放性很容易使得通信傳輸受到攻擊,利用可移動(dòng)天線可以增大期望方向與非期望方向上接收信號(hào)強(qiáng)度的差距,從而可以增強(qiáng)隱蔽通信,但是當(dāng)前,可移動(dòng)天線增強(qiáng)的隱蔽通信技術(shù)還處于發(fā)展初期階段。
3、因此,本技術(shù)提供一種可移動(dòng)天線的隱蔽通信方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品,用以提升隱蔽通信傳輸能力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本技術(shù)提供一種可移動(dòng)天線的隱蔽通信方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品,用以提升可移動(dòng)天線的隱蔽通信傳輸能力。
2、第一方面,本技術(shù)提供一種可移動(dòng)天線的隱蔽通信方法,用于包括多個(gè)可移動(dòng)天線的基站,所述方法包括:
3、建立可移動(dòng)天線增強(qiáng)的信道模型,包括:建立可移動(dòng)天線的位置矩陣;根據(jù)所述位置矩陣獲取所述基站與用戶之間、所述基站與監(jiān)聽者之間的信道向量;
4、根據(jù)所述基站與監(jiān)聽者之間的信道向量以及所述監(jiān)聽者錯(cuò)誤檢測基站與所述用戶間通信行為的概率,建立隱蔽性約束模型;
5、根據(jù)所述基站與所述用戶之間的信道向量獲取所有所述用戶的通信速率總和的表達(dá)式,以最大化所述通信速率總和為目標(biāo)函數(shù),以隱蔽性約束模型為約束條件,構(gòu)建可移動(dòng)天線的波束賦形與天線位置的聯(lián)合優(yōu)化模型;
6、對所述聯(lián)合優(yōu)化模型進(jìn)行求解獲取所述位置矩陣和所述基站的波束賦形向量。
7、在一種可能得設(shè)計(jì)中,所述根據(jù)所述基站與監(jiān)聽者之間的信道向量以及所述監(jiān)聽者錯(cuò)誤檢測基站與所述用戶間通信行為的概率,建立隱蔽性約束模型;包括:
8、假設(shè)所述監(jiān)聽者采用能量檢測技術(shù)進(jìn)行二元假設(shè)檢驗(yàn)以檢測所述基站是否進(jìn)行傳輸,該二元假設(shè)檢驗(yàn)?zāi)P涂梢越椋?/p>
9、
10、其中,表示所述基站靜默時(shí)的噪聲;表示所述基站正在進(jìn)行傳輸時(shí)的噪聲;是所述監(jiān)聽者接收信號(hào)的平均功率,是所述監(jiān)聽者處的高斯白噪聲,wk是所述基站的波束賦形向量;假設(shè)所述監(jiān)聽者處的高斯白噪聲服從對數(shù)均勻分布,其密度函數(shù)由下式給出:
11、
12、上式中τ≥1用來衡量噪聲的不確定性,是所述監(jiān)聽者處的額定噪聲功率,那么,所述監(jiān)聽者可以將二元假設(shè)問題的判決門限設(shè)置為相應(yīng)地最小錯(cuò)誤檢測概率由下式給出:
13、
14、為了保證系統(tǒng)地高安全性,需要保證最小錯(cuò)誤檢測概率滿足ξ*≥1-ε,其中ε是一個(gè)很小的正數(shù),通過定義所述隱蔽性約束模型可以表示為
15、
16、在一種可能得設(shè)計(jì)中,所述聯(lián)合優(yōu)化模型包括:
17、
18、其中,為目標(biāo)函數(shù),γk為第k個(gè)用戶的信干噪比,wk為第k個(gè)用戶對應(yīng)的基站的波束賦形向量,w=[w1,w2,...,wk],t=[t1,t2,...,tn]為所述可移動(dòng)天線的位置矩陣,tn表示第n個(gè)可移動(dòng)天線的位置,表示為(xn,yn)為第n個(gè)可移動(dòng)天線的坐標(biāo)點(diǎn),表示大小為a×a天線可移動(dòng)區(qū)域;
19、其中,表示基站的功率不能超過其上限pmax,表示可移動(dòng)天線在給定的區(qū)域內(nèi)移動(dòng),并且兩個(gè)可移動(dòng)天線間的距離要大于dmin,為所述隱蔽性約束模型,h0(t)為基站與監(jiān)聽者之間的所述信道向量,定義閾值其中是監(jiān)聽者處的額定噪聲功率,ε代表一個(gè)很小的正數(shù)。
20、在一種可能得設(shè)計(jì)中,所述對所述聯(lián)合優(yōu)化模型進(jìn)行求解獲取所述位置矩陣和所述基站的波束賦形向量,包括:
21、將所述聯(lián)合優(yōu)化模型等價(jià)轉(zhuǎn)化后獲取第一等價(jià)轉(zhuǎn)化模型,所述第一等價(jià)轉(zhuǎn)化模型為:
22、
23、其中,和是引入的輔助向量變量,為計(jì)算過程中引入的函數(shù),其表達(dá)式為:其中為取實(shí)部,σ2為用戶處環(huán)境噪聲功率。
24、根據(jù)表達(dá)式對所述第一等價(jià)轉(zhuǎn)化模型進(jìn)行迭代求解獲取所述位置矩陣和所述基站的波束賦形向量,其中,包括:
25、
26、其中m+1表示當(dāng)前迭代的次數(shù)。
27、在一種可能得設(shè)計(jì)中,所述根據(jù)對所述第一等價(jià)轉(zhuǎn)化模型進(jìn)行迭代求解獲取所述位置矩陣和所述基站的波束賦形向量,包括:
28、根據(jù)和獲取與的閉式解;
29、將轉(zhuǎn)化為第二等價(jià)模型,所述第二等價(jià)模型為:
30、
31、其中,ak為引入的參數(shù),通過近距離算法,可將所述第二等價(jià)模型轉(zhuǎn)化為第三等價(jià)轉(zhuǎn)化模型,所述第三等價(jià)轉(zhuǎn)化模型為:
32、
33、其中,是懲罰因子,表示點(diǎn)x到集合的距離。
34、
35、根據(jù)拉格朗日乘子法對所述第三等價(jià)模型求解獲取最優(yōu)解式為:
36、
37、通過不斷提升懲罰因子的值,采用上式迭代更新波束賦形矢量直至收斂,可以獲得的次優(yōu)解;
38、根據(jù)獲取的β(m+1)和w(m+1),將等價(jià)轉(zhuǎn)換為第四等價(jià)模型,所述第四等價(jià)模型為:
39、
40、其中,
41、根據(jù)非凸問題的求解方法對所述第四等價(jià)模型求解獲取所述所有所述可移動(dòng)天線的位置;
42、返回所述根據(jù)和獲取與的閉式解的步驟進(jìn)行迭代直至收斂,獲取所述可移動(dòng)天線的位置和所述基站的波束賦形向量。
43、在一種可能得設(shè)計(jì)中,所述根據(jù)所述位置矩陣獲取基站與用戶之間的信道向量,包括:
44、獲取預(yù)設(shè)的信道接收徑中所述基站到每個(gè)所述用戶的歸一化指向方向;
45、根據(jù)所述歸一化指向方向獲取所述可移動(dòng)天線和所述用戶之間的信道相應(yīng)向量;
46、根據(jù)所述信道相應(yīng)向量和所述位置矩陣獲取所述基站與所述用戶之間的所述信道向量。
47、第二方面,本技術(shù)提供一種可移動(dòng)天線的隱蔽通信設(shè)備,所述設(shè)備包括:
48、第一模塊,用于建立可移動(dòng)天線增強(qiáng)的信道模型,包括:建立可移動(dòng)天線的位置矩陣;根據(jù)所述位置矩陣獲取所述基站與用戶之間、所述基站與監(jiān)聽者之間的信道向量;
49、第二模塊,用于根據(jù)所述基站與監(jiān)聽者之間的信道向量以及所述監(jiān)聽者錯(cuò)誤檢測基站與所述用戶間通信行為的概率,建立隱蔽性約束模型;
50、第三模塊,用于根據(jù)所述基站與所述用戶之間的信道向量獲取所有所述用戶的通信速率總和的表達(dá)式,以最大化所述通信速率總和為目標(biāo)函數(shù),以隱蔽性約束模型為約束條件,構(gòu)建可移動(dòng)天線的波束賦形與天線位置的聯(lián)合優(yōu)化模型;
51、第四模塊,用于對所述聯(lián)合優(yōu)化模型進(jìn)行求解獲取所述位置矩陣和所述基站的
52、第三方面,本技術(shù)提供一種電子設(shè)備,包括:處理器,以及與所述處理器通信連接的存儲(chǔ)器;
53、所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令;
54、所述處理器執(zhí)行所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令,以實(shí)現(xiàn)上述一種可移動(dòng)天線的隱蔽通信方法。
55、第四方面,本技術(shù)提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì),所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令,所述計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令被處理器執(zhí)行時(shí)用于實(shí)現(xiàn)上述一種可移動(dòng)天線的隱蔽通信方法。
56、第五方面,本技術(shù)提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品,包括計(jì)算機(jī)程序,該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)上述一種可移動(dòng)天線的隱蔽通信方法。
57、本技術(shù)提供的一種可移動(dòng)天線的隱蔽通信方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品,根據(jù)監(jiān)聽者錯(cuò)誤檢測基站與用戶間通信行為的概率,建立隱蔽性約束模型;以最大化所有用戶通信速率總和為目標(biāo),以隱蔽性約束模型為約束條件;獲取波束賦形矢量與可移動(dòng)天線位置,從而提高通信的隱蔽傳輸能力。