預編碼的方法和基站的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明實施例涉及無線通信技術領域，并且更具體地，涉及預編碼的方法和基站。
【背景技術】
[0002] 無線通信網絡已經在各個領域廣泛應用。無線物理層媒介的開放性和電磁信號傳 播的廣播特性使得信息在傳輸過程中容易被竊聽，因此無線通信物理層傳輸的安全性受到 廣泛地關注，而提升無線通信的保密性問題是保證物理層傳輸安全的重要研究課題。
[0003] 該課題研究中提出保密容量是衡量無線傳輸系統(tǒng)保密性能的關鍵指標，且基于 化annon提出的信息論理想保密的概念和Wyner定義的保密容量可知：保密容量為主信道 速率與竊聽信道速率的差的最大值，表示當發(fā)射速率低于保密容量時，信息傳輸是安全的。
[0004] 無線通信技術中，多天線發(fā)射和信息預編碼技術是提升保密容量的重要手段。通 過在發(fā)射端配置多天線并利用信號預編碼技術，可W充分利用空間自由度來提升主信道速 率，并抑制竊聽信道速率，從而提高無線傳輸的保密容量。
[0005] 存在如下場景；基站對多個用戶設備進行下行廣播，該多個用戶設備中有一個保 密用戶設備的信息傳輸需要保密，而其他合法的非保密用戶設備的信息沒有保密要求，但 是需要保證該非保密用戶設備接收到的信息的質量大于網絡環(huán)境要求的闊值。送種情況下 存在一個竊聽接收機希望接收發(fā)送給保密用戶設備的信息，竊聽接收機是系統(tǒng)中的一個合 法接收機，但是是此種情況通信信息的潛在竊聽者。
[0006] 針對此場景，現有的預編碼的方法沒有對保密用戶設備的保密容量進行優(yōu)化，從 而不能最大化該保密用戶設備的保密容量。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明實施例提供一種預編碼的方法和基站，能夠最大化保密用戶設備的保密容 量。
[0008] 第一方面，提供了一種預編碼的方法，該預編碼的方法應用的小區(qū)包括基站、M個 用戶設備和竊聽接收機，該M個用戶設備包括一個保密用戶設備和M-I個非保密用戶設備， M為大于1的整數，包括；獲取信道信息，該信道信息用于指示該M個用戶設備中每一個用 戶設備與該基站之間的信道增益和該竊聽接收機與該基站之間的信道增益；根據該信道 信息，確定滿足約束條件的M個優(yōu)化預編碼向量，該約束條件包括第一約束條件、第二約束 條件和第H約束條件，該第一約束條件為該M-I個非保密用戶設備接收的信息的信噪比分 別大于或等于對應的預設闊值，該第二約束條件為該基站的總發(fā)射功率小于或等于預設功 率，該第H約束條件為該保密用戶設備的保密容量能夠最大化，其中，該M-I個非保密用戶 設備接收的信息的信噪比、該基站的總發(fā)射功率和該保密用戶設備的保密容量基于該M個 優(yōu)化預編碼向量估計；根據該M個優(yōu)化預編碼向量對待發(fā)送給該M個用戶設備的M個信息 進行預編碼。
[0009] 結合第一方面，在第一方面的第一種可能的實現方式中，該根據該信道信息，確定 滿足約束條件的M個優(yōu)化預編碼向量，包括：生成優(yōu)化函數和約束函數，該優(yōu)化函數表示該 第H約束條件，該約束函數表示該第一約束條件和該第二約束條件；根據該信道信息、該優(yōu) 化函數和該約束函數，確定該M個優(yōu)化預編碼向量。
[0010] 結合第一方面的第一種可能的實現方式，在第一方面的第二種可能的實現方式 中，該根據該優(yōu)化函數和該約束函數，確定該M個優(yōu)化預編碼向量，包括：確定用于替換該 優(yōu)化函數和該約束函數中的二次項的第一變量；根據該第一變量，將該優(yōu)化函數和該約束 函數轉化為第一優(yōu)化函數和第一約束函數；確定用于替換該第一優(yōu)化函數中的非凸項的第 二變量；根據該第二變量，將該第一優(yōu)化函數和該第一約束函數轉化為第二優(yōu)化函數和第 二約束函數；對該第二約束函數進行凸近似，得到目標約束函數；根據該第二優(yōu)化函數和 該目標約束函數，確定該M個優(yōu)化預編碼向量。
[0011] 結合第一方面的第二種可能的實現方式，在第一方面的第H種可能的實現方式 中，該對該第二約束函數進行凸近似，得到目標約束函數，包括：根據指數函數的凸的上界 近似函數和二次型函數的一階泰勒展開公式，對該第二約束函數進行凸近似得到該目標約 束函數。
[0012] 結合第一方面的第二種或第H種可能的實現方式，在第一方面的第四種可能的實 現方式中，該根據該第二優(yōu)化函數和該目標約束函數，確定該M個優(yōu)化預編碼向量，包括： 對該第二優(yōu)化函數和該目標約束函數進行初始化，得到M個初始預編碼向量；根據該M個初 始預編碼向量，對該第二優(yōu)化函數和該目標約束函數進行迭代計算，確定該第二優(yōu)化函數 和該目標約束函數收斂時的M個預編碼向量為該M個優(yōu)化預編碼向量。
[0013] 結合第一方面的第一種至第四種可能的實現方式中的任一種可能的實現方式，在 第一方面的第五種可能的實現方式中，m = 1時對應的用戶設備為該保密用戶設備，其中， 該優(yōu)化函數為
[0014] m嚴iog^誠擬民1)-1曠?' (1個効嫌IJ ,
[0015] 該約束函數為
[0016] SINRm > Tm (2《m《M)，和
[0017] ￡:>如;'^^巧。,0.《/《前），
[0018] 其中，SINRm為該M-I個非保密用戶設備中任一非保密用戶設備接收的信息的信噪 比，SINRi為該保密用戶設備接收的信息的信噪比，SINI?。為該竊聽接收機接收的信息的信 噪比，rm為該任一非保密用戶設備對應的預設闊值，松,，…，巧,,]&Cby為該M個優(yōu)化 預編碼向量中Xi對應的優(yōu)化預編碼向量，Xi為待發(fā)送給該M個用戶設備的M個信息中的任 一信息，Ptut為該預設功率。
[0019] 結合第一方面和第一方面的第一種至第五種可能的實現方式中的任一種可能的 實現方式，在第一方面的第六種可能的實現方式中，還包括：對該待發(fā)送給該M個用戶設備 的M個信息進行歸一化處理。
[0020] 結合第一方面和第一方面的第一種至第六種可能的實現方式中的任一種可能的 實現方式，在第一方面的第走種可能的實現方式中，該獲取信道信息，包括：向該M個用戶 設備和該竊聽接收機發(fā)送訓練序列，W便于該M個用戶設備和該竊聽接收機根據該訓練序 列進行信道估計得到該信道信息；從該M個用戶設備和該竊聽接收機接收該信道信息。
[0021] 第二方面，提供了一種基站，該基站所在的小區(qū)包括M個用戶設備和竊聽接收機， 該M個用戶設備包括一個保密用戶設備和M-I個非保密用戶設備，M為大于1的整數，包 括：獲取單元，用于獲取信道信息，該信道信息用于指示該M個用戶設備中每一個用戶設備 與該基站之間的信道增益和該竊聽接收機與該基站之間的信道增益；確定單元，用于根據 該信道信息，確定滿足約束條件的M個優(yōu)化預編碼向量，該約束條件包括第一約束條件、第 二約束條件和第H約束條件，該第一約束條件為該M-I個非保密用戶設備接收的信息的信 噪比分別大于或等于對應的預設闊值，該第二約束條件為該基站的總發(fā)射功率小于或等于 預設功率，該第H約束條件為該保密用戶設備的保密容量能夠最大化，其中，該M-I個非保 密用戶設備接收的信息的信噪比、該基站的總發(fā)射功率和該保密用戶設備的保密容量基于 該M個優(yōu)化預編碼向量估計；預編碼單元，用于根據該M個優(yōu)化預編碼向量對待發(fā)送給該M 個用戶設備的M個信息進行預編碼。
[0022] 結合第二方面，在第二方面的第一種可能的實現方式中，該確定單元，具體用于生 成優(yōu)化函數和約束函數，該優(yōu)化函數表示該第H約束條件，該約束函數表示該第一約束條 件和該第二約束條件；根據該信道信息、該優(yōu)化函數和該約束函數，確定該M個優(yōu)化預編碼 向量。
[0023] 結合第二方面的第一種可能的實現方式，在第二方面的第二種可能的實現方式 中，該確定單元，具體用于確定用于替換該優(yōu)化函數和該約束函數中的二次項的第一變量； 根據該第一變量，將該優(yōu)化函數和該約束函數轉化為第一優(yōu)化函數和第一約束函數；確定 用于替換該第一優(yōu)化函數中的非凸項的第二變量；根據該第二變量，將該第一優(yōu)化函數和 該第一約束函數轉化為第二優(yōu)化函數和第二約束函數；對該第二約束函數進行凸近似，得 到目標約束函數；根據該第二優(yōu)化函數和該目標約束函數，確定該M個優(yōu)化預編碼向量。
[0024] 結合第二方面的第二種可能的實現方式，在第二方面的第H種可能的實現方式 中，該確定單元，具體用于根據指數函數的凸的上界近似函數和二次型函數的一階泰勒展 開公式，對該第二約束函數進行凸近似得到該目標約束函數。
[0025] 結合第二方面的第二種或第H種可能的實現方式，在第二方面的第四種可能的實 現方式中，該確定單元，具體用于對該第二優(yōu)化函數和該目標約束函數進行初始化，得到M 個初始預編碼向量；根據該M個初始預編碼向量，對該第二優(yōu)化函數和該目標約束函數進 行迭代計算，確定該第二優(yōu)化函數和該目標約束函數收斂時的M個預編碼向量為該M個優(yōu) 化預編碼向量。
[0026] 結合第二方面的第一種至第四種可能的實現方式中的任一種可能的實現方式，在 第二方面的第五種可能的實現方式中，m = 1時對應的用戶設備為該保密用戶設備，其中， 該優(yōu)化函數為
[0027] m化！Og, {n SiN RI) !Og' (! ' SW R,')
[0028] 該約束函數為
[0029] SINRm > Tm (2《m《M)，和
[0030] 玄'^^1 W,村"< U《/《M),
[0031] 其中，SINRm為該M-I個非保密用戶設備中任一非保密用戶設備接收的信息的信噪 比，SINRi為該保密用戶設備接收的信息的信噪比，SINI?。為該竊聽接收機接收的信息的信 噪比，rm為該任一非保密用戶設備對應的預設闊值，扮,:::[巧、;，'-，巧、:、.;!^狂\"為該1個優(yōu)化預 編碼向量中Xi對應的優(yōu)化預編碼向量，Xi為待發(fā)送給該M個用戶設備的M個信息中的任一 信息，Ptut為該預設功率。
[0032] 結合第二方面和第二方面的第一種至第五種可能的實現方式中的任一種可能的 實現方式，在第二方面的第六種可能的實現方式中，還包括：處理單元，用于對該待發(fā)送給 該M個用戶設備的M個信息進行歸一化處理。
[0033] 結合第二方面和第二方面的第一種至第六種可能的實現方式中的任一種可能的 實現方式，在第二方面的第走種可能的實現方式中，該獲取單元，具體用于向該M個用戶設 備和該竊聽接收機發(fā)送訓練序列，W便于該M個用戶設備和該竊聽接收機根據該訓練序列 進行信道估計得到該信道信息；從該M個用戶設備和該竊聽接收機接收該信道信息。
[0034] 本發(fā)明實施例的預編碼的方法根據用戶設備和竊聽接收機的信道信息，確定預編 碼向量，進而對待發(fā)送給用戶設備的信息進行預編碼。該方法能夠使得預編碼