[发明专利]一种基于多播频控阵方向调制的稳健波束形成方法

权利要求书

1.一种基于多播频控阵方向调制的稳健波束形成方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)在预先设定频率偏移范围约束下，产生随机频率偏移；

(2)根据随机频率偏移分别计算目标合法用户群和非目标合法用户群的导向矩阵；

(3)将非目标合法用户矩阵进行奇异值分解，得到非目标合法用户群零空间；

(4)根据目标合法用户群导向矩阵，在目标合法用户群最小期望功率约束和非目标合法用户群零空间约束下，得到最优波束形成矢量；

(5)根据得到的最优波束形成矢量计算出发送有用信号的功率，将其余功率分配给人工噪声；

(6)根据合法用户群的位置计算合法用户群导向矩阵，并将其进行奇异值分解，得到合法用户群零空间；

(7)根据窃听者可能位置及其误差，计算其导向矩阵，结合合法用户群零空间，计算得到人工噪声投影矩阵；进而得到发送第k个合法用户群的基带信号。

2.根据权利要求1所述的基于多播频控阵方向调制的稳健波束形成方法，其特征在于：所述的步骤(1)产生随机频率偏移Δf_n,n＝0,1,...N-1，N为信源天线数。

3.根据权利要求1所述的基于多播频控阵方向调制的稳健波束形成方法，其特征在于：所述的步骤(2)令第k个合法用户群作为目标合法用户群，k＝0,1,…，K-1，K为合法用户群的总数；计算目标合法用户群和非目标合法用户群的频控阵导向矩阵，和H_l,-k＝[H_l,0,...,H_l,k-1,H_l,k+1,...,H_l,K-1]，其中，为信号衰减，M_k为第k个群合法用户总数，分别表示第k个合法用户群第m个合法用户与信源天线之间的距离及其连线与正北方向的夹角角度，阵列天线之间的间距d＝c/2(f₀+ΔF)，c表示电磁波传播速率，每根天线的最大频率偏移量为ΔF，信号参考载频为f₀。

4.根据权利要求1所述的基于多播频控阵方向调制的稳健波束形成方法，其特征在于：所述的步骤(3)对非目标合法用户导向矩阵奇异值分解，得到k为第k个合法用户群。

5.根据权利要求1所述的基于多播频控阵方向调制的稳健波束形成方法，其特征在于：所述的步骤(4)计算最优波束形成矢量其中，非目标合法用户导向矩阵奇异值分解，得到

6.根据权利要求1所述的基于多播频控阵方向调制的稳健波束形成方法，其特征在于：所述的步骤(5)计算发送有用信号的功率则分配给人工噪声功率P_AN＝P_s-P_u，其中，P_s是总功率，为的最优波束形成矢量。

7.根据权利要求1所述的基于多播频控阵方向调制的稳健波束形成方法，其特征在于：所述的步骤(6)计算合法用户群导向矩阵H_l＝[H_l,0,H_l,1,...,H_l,K-1]，将合法用户群导向矩阵奇异值分解得到

8.根据权利要求1所述的基于多播频控阵方向调制的稳健波束形成方法，其特征在于：所述的步骤(8)计算人工噪声投影矩阵其中N表示发射机总天线，K表示合法用户群总数，k表示第k个合法用户，M_k表示第k个合法用户群中合法用户总数，V_l⁽⁰⁾为SVD分解得出的零特征值对应的右特征向量，(Δr_e，Δθ_e)表示窃听者距离和角度存在的误差，表示取矩阵最大特征值对应的特征向量，B＝V_l⁽⁰⁾，r_e＝[r_e,0,r_e,1,...,r_e,I]和θ_e＝[θ_e,0,θ_e,1,...,θ_e,I]分别表示窃听者位置向量，窃听者总数为I；得到发送第k个合法用户群的基带信号为其中，为最优波束形成矢量，P_AN为发射人工噪声功率，x_k表示基带信息符号，n_AN为归一化的人工噪声，满足z是噪声向量，满足高斯随机分布，T_AN为人工噪声投影矩阵。