[发明专利]一种多载波阵列天线发射机设计方法、装置及存储介质

说明书

本申请公开了一种多载波阵列天线发射机设计方法、装置及存储介质，涉及无线通信技术领域，解决了现有技术中不能在大规模复杂多用户环境下安全可靠通信问题；该方法包括：构建大规模多播组系统，建立空间坐标系确定发射机和期望用户的位置关系，得到发射阵列导向矩阵；构造多载波阵列发射机，设计发射机中的天线模块、射频模块、数字相移模块和基带信号处理模块；提出分层传输方法，分层设计、优化并求解发射机阵列加权矢量；利用人工噪声加扰技术设计基带信号处理模块，计算人工噪声投影矩阵，最大限度扰乱窃听者。多载波阵列天线发射机实现了在不增加发射天线的情况下，扩大了多播系统的规模，确保更多期望用户安全可靠通信。

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种多载波阵列天线发射机设计方法、装置及存储介质。

背景技术

无线通信在为人类社会发展带来便利的同时，信息泄露的风险也日益增大，信息安全问题也被人们重视。移动设备的增加和超级计算机的出现，单纯依靠高层加密技术已经无法满足信息保密的要求。无线通信中不断涌现机密泄露、网络攻击等安全问题。保证无线通信的信息安全面临越来越大的挑战。物理层安全技术作为传统加密安全机制的一种有效互补技术，为信息传输提供了安全壁垒。阵列天线为解决这些问题提供了新思路。

阵列天线物理层多播是一种提高无线网络分发效率的有效途径，利用无线信道的广播特性，将信息同时发送给隶属于同一多播组的多个期望用户。大规模的多播组安全通信主要的问题为期望用户数量多，且空间分散范围广，现有的无线通信技术不能实现同的方向不同距离的多用户安全通信。

发明内容

本申请实施例通过提供一种多载波阵列天线发射机设计方法、装置及存储介质，解决了现有技术中不能实现同方向不同距离的多用户安全通信的问题，实现了在不增加发射天线的情况下，扩大了的多播系统的规模，确保更多期望用户安全通信，且能够区分方向角度相同距离不同的多播用户，有效的接收各自信号，不相互干扰的目的。

第一方面，本发明实施例提供了一种多载波阵列天线发射机设计方法，该方法包括：

构建大规模多播组系统并建立坐标系，确定发射机阵列结构和建立坐标系确定所述发射机阵列和期望用户的位置关系；

设计所述发射机阵列的天线模块和射频模块，定义所述发射机阵列中的每根天线中次序相同的子载波为一层；

根据多播用户和所述发射机阵列的相对位置关系，获取多载波发送阵列导向矢量；

分层设计所述发射机阵列加权矢量，优化并求解所述发射机阵列加权矢量；

根据所述发射机阵列加权矢量和人工噪声矩阵对信号进行发送。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述定义所述发射机阵列中的每根天线中次序相同的子载波为一层，包括：所述子载波表示为：

f_j,n＝f_j,c+Δf_j,n,j＝1,2,…,J,n＝1,2,…,N，

其中，f_j,c为第j层载波频率，Δf_j,n为第j层不同天线阵元间的频率差，N表示所述天线数量，J表示每根天线的子载波数目。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述获取多载波发送阵列导向矢量，包括：

获取远场目标接收到的来自第j层的发射信号能量，并确定所述第j层的阵列导向矢量；

根据所述第j层的所述阵列导向矢量，确定所有层发射信号在所述远场目标处的能量，进而计算出所述多载波发送阵列导向矢量。

结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述分层设计所述发射机阵列加权矢量，优化所述发射机阵列加权矢量，包括以下两个约束条件：