预编码的方法和基站的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明实施例涉及无线通信技术领域，并且更具体地，涉及预编码的方法和基站。
【背景技术】
[0002] 无线通信网络已经在各个领域广泛应用。无线物理层媒介的开放性和电磁信号传 播的广播特性使得信息在传输过程中容易被窃听，因此无线通信物理层传输的安全性受到 广泛地关注，而提升无线通信的保密性问题是保证物理层传输安全的重要研究课题。
[0003] 该课题研究中提出保密容量是衡量无线传输系统保密性能的关键指标，且基于 化annon提出的信息论理想保密的概念和Wyner定义的保密容量可知：保密容量为主信道 速率与窃听信道速率的差的最大值，表示当发射速率低于保密容量时，信息传输是安全的。
[0004] 无线通信技术中，多天线发射和信息预编码技术是提升保密容量的重要手段。通 过在发射端配置多天线并利用信号预编码技术，可W充分利用空间自由度来提升主信道速 率，并抑制窃听信道速率，从而提高无线传输的保密容量。
[0005] 存在如下场景；基站对多个用户设备进行下行广播，该多个用户设备中有一个保 密用户设备的信息传输需要保密，而其他合法的非保密用户设备的信息没有保密要求，但 是需要保证该非保密用户设备接收到的信息的质量大于网络环境要求的阔值。送种情况下 存在一个窃听接收机希望接收发送给保密用户设备的信息，窃听接收机是系统中的一个合 法接收机，但是是此种情况通信信息的潜在窃听者。
[0006] 针对此场景，现有的预编码的方法没有对保密用户设备的保密容量进行优化，从 而不能最大化该保密用户设备的保密容量。
【发明内容】
[0007] 本发明实施例提供一种预编码的方法和基站，能够最大化保密用户设备的保密容 量。
[0008] 第一方面，提供了一种预编码的方法，该预编码的方法应用的小区包括基站、M个 用户设备和窃听接收机，该M个用户设备包括一个保密用户设备和M-I个非保密用户设备， M为大于1的整数，包括；获取信道信息，该信道信息用于指示该M个用户设备中每一个用 户设备与该基站之间的信道增益和该窃听接收机与该基站之间的信道增益；根据该信道 信息，确定满足约束条件的M个优化预编码向量，该约束条件包括第一约束条件、第二约束 条件和第H约束条件，该第一约束条件为该M-I个非保密用户设备接收的信息的信噪比分 别大于或等于对应的预设阔值，该第二约束条件为该基站的总发射功率小于或等于预设功 率，该第H约束条件为该保密用户设备的保密容量能够最大化，其中，该M-I个非保密用户 设备接收的信息的信噪比、该基站的总发射功率和该保密用户设备的保密容量基于该M个 优化预编码向量估计；根据该M个优化预编码向量对待发送给该M个用户设备的M个信息 进行预编码。
[0009] 结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，该根据该信道信息，确定 满足约束条件的M个优化预编码向量，包括：生成优化函数和约束函数，该优化函数表示该 第H约束条件，该约束函数表示该第一约束条件和该第二约束条件；根据该信道信息、该优 化函数和该约束函数，确定该M个优化预编码向量。
[0010] 结合第一方面的第一种可能的实现方式，在第一方面的第二种可能的实现方式 中，该根据该优化函数和该约束函数，确定该M个优化预编码向量，包括：确定用于替换该 优化函数和该约束函数中的二次项的第一变量；根据该第一变量，将该优化函数和该约束 函数转化为第一优化函数和第一约束函数；确定用于替换该第一优化函数中的非凸项的第 二变量；根据该第二变量，将该第一优化函数和该第一约束函数转化为第二优化函数和第 二约束函数；对该第二约束函数进行凸近似，得到目标约束函数；根据该第二优化函数和 该目标约束函数，确定该M个优化预编码向量。
[0011] 结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第H种可能的实现方式 中，该对该第二约束函数进行凸近似，得到目标约束函数，包括：根据指数函数的凸的上界 近似函数和二次型函数的一阶泰勒展开公式，对该第二约束函数进行凸近似得到该目标约 束函数。
[0012] 结合第一方面的第二种或第H种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实 现方式中，该根据该第二优化函数和该目标约束函数，确定该M个优化预编码向量，包括： 对该第二优化函数和该目标约束函数进行初始化，得到M个初始预编码向量；根据该M个初 始预编码向量，对该第二优化函数和该目标约束函数进行迭代计算，确定该第二优化函数 和该目标约束函数收敛时的M个预编码向量为该M个优化预编码向量。
[0013] 结合第一方面的第一种至第四种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在 第一方面的第五种可能的实现方式中，m = 1时对应的用户设备为该保密用户设备，其中， 该优化函数为
[0014] m严iog^诚拟民1)-1曠?' (1个効嫌IJ ,
[0015] 该约束函数为
[0016] SINRm > Tm (2《m《M)，和
[0017] ￡:>如;'^^巧。,0.《/《前），
[0018] 其中，SINRm为该M-I个非保密用户设备中任一非保密用户设备接收的信息的信噪 比，SINRi为该保密用户设备接收的信息的信噪比，SINI?。为该窃听接收机接收的信息的信 噪比，rm为该任一非保密用户设备对应的预设阔值，松,，…，巧,,]&Cby为该M个优化 预编码向量中Xi对应的优化预编码向量，Xi为待发送给该M个用户设备的M个信息中的任 一信息，Ptut为该预设功率。
[0019] 结合第一方面和第一方面的第一种至第五种可能的实现方式中的任一种可能的 实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，还包括：对该待发送给该M个用户设备 的M个信息进行归一化处理。
[0020] 结合第一方面和第一方面的第一种至第六种可能的实现方式中的任一种可能的 实现方式，在第一方面的第走种可能的实现方式中，该获取信道信息，包括：向该M个用户 设备和该窃听接收机发送训练序列，W便于该M个用户设备和该窃听接收机根据该训练序 列进行信道估计得到该信道信息；从该M个用户设备和该窃听接收机接收该信道信息。
[0021] 第二方面，提供了一种基站，该基站所在的小区包括M个用户设备和窃听接收机， 该M个用户设备包括一个保密用户设备和M-I个非保密用户设备，M为大于1的整数，包 括：获取单元，用于获取信道信息，该信道信息用于指示该M个用户设备中每一个用户设备 与该基站之间的信道增益和该窃听接收机与该基站之间的信道增益；确定单元，用于根据 该信道信息，确定满足约束条件的M个优化预编码向量，该约束条件包括第一约束条件、第 二约束条件和第H约束条件，该第一约束条件为该M-I个非保密用户设备接收的信息的信 噪比分别大于或等于对应的预设阔值，该第二约束条件为该基站的总发射功率小于或等于 预设功率，该第H约束条件为该保密用户设备的保密容量能够最大化，其中，该M-I个非保 密用户设备接收的信息的信噪比、该基站的总发射功率和该保密用户设备的保密容量基于 该M个优化预编码向量估计；预编码单元，用于根据该M个优化预编码向量对待发送给该M 个用户设备的M个信息进行预编码。
[0022] 结合第二方面，在第二方面的第一种可能的实现方式中，该确定单元，具体用于生 成优化函数和约束函数，该优化函数表示该第H约束条件，该约束函数表示该第一约束条 件和该第二约束条件；根据该信道信息、该优化函数和该约束函数，确定该M个优化预编码 向量。
[0023] 结合第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式 中，该确定单元，具体用于确定用于替换该优化函数和该约束函数中的二次项的第一变量； 根据该第一变量，将该优化函数和该约束函数转化为第一优化函数和第一约束函数；确定 用于替换该第一优化函数中的非凸项的第二变量；根据该第二变量，将该第一优化函数和 该第一约束函数转化为第二优化函数和第二约束函数；对该第二约束函数进行凸近似，得 到目标约束函数；根据该第二优化函数和该目标约束函数，确定该M个优化预编码向量。
[0024] 结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第H种可能的实现方式 中，该确定单元，具体用于根据指数函数的凸的上界近似函数和二次型函数的一阶泰勒展 开公式，对该第二约束函数进行凸近似得到该目标约束函数。
[0025] 结合第二方面的第二种或第H种可能的实现方式，在第二方面的第四种可能的实 现方式中，该确定单元，具体用于对该第二优化函数和该目标约束函数进行初始化，得到M 个初始预编码向量；根据该M个初始预编码向量，对该第二优化函数和该目标约束函数进 行迭代计算，确定该第二优化函数和该目标约束函数收敛时的M个预编码向量为该M个优 化预编码向量。
[0026] 结合第二方面的第一种至第四种可能的实现方式中的任一种可能的实现方式，在 第二方面的第五种可能的实现方式中，m = 1时对应的用户设备为该保密用户设备，其中， 该优化函数为
[0027] m化！Og, {n SiN RI) !Og' (! ' SW R,')
[0028] 该约束函数为
[0029] SINRm > Tm (2《m《M)，和
[0030] 玄'^^1 W,村"< U《/《M),
[0031] 其中，SINRm为该M-I个非保密用户设备中任一非保密用户设备接收的信息的信噪 比，SINRi为该保密用户设备接收的信息的信噪比，SINI?。为该窃听接收机接收的信息的信 噪比，rm为该任一非保密用户设备对应的预设阔值，扮,:::[巧、;，'-，巧、:、.;!^狂\"为该1个优化预 编码向量中Xi对应的优化预编码向量，Xi为待发送给该M个用户设备的M个信息中的任一 信息，Ptut为该预设功率。
[0032] 结合第二方面和第二方面的第一种至第五种可能的实现方式中的任一种可能的 实现方式，在第二方面的第六种可能的实现方式中，还包括：处理单元，用于对该待发送给 该M个用户设备的M个信息进行归一化处理。
[0033] 结合第二方面和第二方面的第一种至第六种可能的实现方式中的任一种可能的 实现方式，在第二方面的第走种可能的实现方式中，该获取单元，具体用于向该M个用户设 备和该窃听接收机发送训练序列，W便于该M个用户设备和该窃听接收机根据该训练序列 进行信道估计得到该信道信息；从该M个用户设备和该窃听接收机接收该信道信息。
[0034] 本发明实施例的预编码的方法根据用户设备和窃听接收机的信道信息，确定预编 码向量，进而对待发送给用户设备的信息进行预编码。该方法能够使得预编码