北京理工大学远航获国家专利权
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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种基于TTD的太赫兹近场隐蔽通信方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119727826B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-28发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411657136.X,技术领域涉及:H04B7/06;该发明授权一种基于TTD的太赫兹近场隐蔽通信方法是由远航;宋晨冉;高晓铮;石珉巍;杨凯;安建平设计研发完成,并于2024-11-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于TTD的太赫兹近场隐蔽通信方法在说明书摘要公布了:一种基于TTD的太赫兹近场隐蔽通信方法,属于无线通信技术领域。本发明实现方法为:利用近场信道特性和无界噪声不确定性来增强通信系统的隐蔽性;分析在无界噪声不确定性模型下的系统性能指标,包括平均隐蔽概率、隐蔽中断概率和隐蔽速率;采用基于TTD的混合波束形成架构,以隐蔽速率最大化为目标,在隐蔽性约束、功率约束和硬件约束条件下,构建混合波束形成优化问题;在模拟域,通过利用分段远场阵列响应来近似近场阵列响应得到模拟波束形成器的最优解,以减轻波束分裂效应的不利影响和最大限度地提高隐蔽性;在数字域,通过采用SCA算法将非凸优化问题转化为凸形式,并利用CVX求解器数字波束形成器的最优解,以最大化系统隐藏速率。
本发明授权一种基于TTD的太赫兹近场隐蔽通信方法在权利要求书中公布了:1.一种基于TTD的太赫兹近场隐蔽通信方法,其特征在于:包括以下步骤, 步骤一、构建由发射者Alice、合法用户Bob和窃听者Willie组成的隐蔽通信系统,隐蔽通信系统的模拟波束形成器和数字波束形成器的约束包括功率约束、恒模约束、最大时延约束;在此基础上将近场信道特性应用到隐蔽通信系统中,确定Willie的统计检验量和判断准则;得出隐蔽通信系统的平均隐蔽概率和隐蔽中断概率表达式; 使用R={b,w}表示接收者为Bob或Willie,近场信道hR,m统一表示频域近场合法信道和频域近场窃听信道;近场信道具体表示为: L为路径数,αl为第ll=1,2,...,L条路径的复增益,为近场阵列响应矢量;由球面波导出,表示为: 其中,c为光速,rR,l为发射者与接收者或散射点之间的距离;fm为第m个子载波的频率;为在第l条路径分量中第q个发射天线与接收者之间的距离,具体表示为: 其中,为在第m个子载波处的第l条路径分量的空间方向,θR,l∈[-1,1]为第l条路径分量的物理方向,d=c2fc为天线间距,fc为中心载波频率,δq=2q-Nt-12、q=1,2,...,Nt为中间变量; 步骤二、基于步骤一构建的近场隐蔽通信系统,构建Willie处的无界噪声不确定性模型;推导在该噪声模型下Willie处总噪声功率的概率密度;然后确定Willie的最优检测阈值;最后得出平均隐蔽概率、隐蔽中断概率和隐蔽速率表达式; 设Willie在每个子载波处的噪声功率是相同的,即Bob在每个子载波处的噪声功率为标准噪声功率,即为标准噪声功率; 构建Willie处的无界噪声不确定性模型为: 即Willie处的噪声功率与标准噪声功率之差在对数域服从正态分布;其中,为Willie处噪声功率的dB值,为标准噪声功率的dB值,为量化噪声不确定度大小的参量; 步骤三、基于步骤一构建的隐蔽通信系统和步骤二构建的无界噪声不确定性模型,根据步骤一中功率约束、恒模约束、最大时延约束和步骤二中隐蔽速率表达式,构建发射端模拟波束形成器FRF,m和数字波束形成器FBB,m的优化问题; 优化问题为: 其中,为基于PS的部分模拟波束形成器必须满足的恒模约束,为TTD所实现的时延必须满足的最大时延约束,Rm为在第m个子载波处的隐蔽速率,为平均隐蔽概率,R为隐蔽速率,tmax为TTD能实现的最大时延,ε为精度,为连接到第k个RF链的第s个TTD对所连接到的第p个天线实现的移相,tk,s为连接到第k个RF链的第s个TTD实现的时延,Pmax为最大发射功率,tmax为TTD能实现的最大时延,M表示子载波正交频分复用系统个数; 步骤四、基于步骤三构建的优化问题,得出连接到第k个RF链的模拟波束形成器的理想最优解基于理想最优解将近场阵列响应矢量近似为分段远场阵列响应矢量,得出的近似最优解;根据近似最优解得出基于PSs的部分模拟波束形成器FPS,并得出基于TTDs的部分模拟波束形成器Tm;最后得出最优模拟波束形成器 步骤五、基于步骤四中求得的最优模拟波束形成器重新定义步骤三的优化问题;将优化问题中的隐蔽性约束转化为Willie处接收信号的功率约束,更新优化问题;利用SCA算法对优化问题进行凸逼近,将优化问题由非凸问题转化为凸问题;采用CVX求解器迭代求解优化凸问题,得出最优数字波束形成器实现太赫兹近场隐蔽通信。
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