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龍圖騰網獲悉中國人民解放軍陸軍工程大學申請的專利基于大規模MIMO的岸-艦短波安全傳輸裝置及方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN115664480B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-15發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202211281745.0，技術領域涉及：H04B7/0452；該發明授權基于大規模MIMO的岸-艦短波安全傳輸裝置及方法是由丁國如;李巖;崔麗;王海超;徐以濤;李京華設計研發完成，并于2022-10-19向國家知識產權局提交的專利申請。

本基于大規模MIMO的岸-艦短波安全傳輸裝置及方法在說明書摘要公布了：基于大規模MIMO的岸?艦短波安全傳輸裝置及方法，包括描述模塊、建立模塊、預編碼模塊、固定站選擇模塊、發射功率優化模塊；描述模塊用于對基于大規模MIMO的岸?艦安全傳輸方法中各要素的作用和它們之間的的關系進行描述；建立模塊用于建立基于用戶位置的預編碼方案、固定站選擇、可達速率的分布的數學模型；預編碼模塊用于求解每個固定站的預編碼問題；固定站選擇模塊用于根據用戶位置選擇合適的固定站。本發明有效改善了傳統短波海面波通信中用戶速率低、覆蓋范圍廣造成安全性差的問題。

本發明授權基于大規模MIMO的岸-艦短波安全傳輸裝置及方法在權利要求書中公布了：1.一種基于大規模MIMO的岸-艦短波安全傳輸方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟1：對基于大規模MIMO的岸-艦安全傳輸方法中各要素的作用和它們之間的關系進行描述；該描述的內容包括： 由M個固定站、一個用戶、一個竊聽者構成的短波通信系統，在發送端，第m個固定站配備Nm根天線組成的均勻線陣；在接收端，用戶和竊聽者均配備單天線；大規模MIMO系統中，天線陣的角度域信道具有稀疏性，當天線數目趨近無窮時，不同接收機的信道漸進正交，配備有天線陣的固定站形成具有方向性的波束，使得用戶有比較高的速率的同時，竊聽者的速率較低，從而實現信息的安全傳輸； 步驟2：建立基于用戶位置的預編碼方案、固定站選擇、可達速率的分布的數學模型；包括如下內容： 固定站i配備Ni根天線的半波長間隔的均勻線性陣列，每個天線陣元均勻覆蓋[0,π的到達角區間，固定站i天線陣列的發射信號表示為 其中Pi表示發射功率，fi是預編碼向量且||fi||＝1，si表示傳輸符號且|s|＝1；根據均勻線性陣列的數學模型，固定站i的陣列響應矢量為 其中j是虛數單位，θi是固定站i和用戶之間的到達角，表示到達角θi條件下的相鄰天線陣元間的時延導致的相位差； 考慮遠場情況，即用戶和固定站之間的距離遠大于相鄰天線單元之間的距離，此時認為各天線單元到用戶的方向是相同的；設xi和yi為固定站i的橫坐標和縱坐標，為用戶的位置，則到達角表示為 其中xl、yl、γil分別表示向量l的橫坐標、縱坐標和與X軸的夾角； 設di為固定站i到用戶的距離，βi為大尺度衰落；地波場景的大尺度衰落為 其中λ表示載波波長，ε和σ分別為傳播介質的介電常數和電導系數，GT和GR分別為發射機增益和接收機增益，設定GT＝GR＝1； 固定站i從用戶處接收到的信號為 其中vTθi為固定站陣列側響應矢量的轉置、z為零均值、方差為σ2的復高斯噪聲、Pi為固定站i的發射功率；固定站接收到的信號的信噪比為 為了最大化位于方向的接收機的γi，采用共軛波束賦形，則預編碼向量設定為 將公式7代入公式6，得到當固定站i對方向波束賦形時，在到達角θi的用戶的信噪比表示為 當天線數目趨近無窮大時，對于不同角度的陣列響應矢量漸近正交，也就是 原信號被分成了M個子信號，分別通過M個信道傳播；設Bi是固定站i發出信號的帶寬，則固定站i到用戶的速率表示為 定義向量w∈{0,1}M×1表示哪些固定站被選擇；具體地，w的第i個元素為1表示第i個固定站被選擇，為0則表示沒被選擇；定義可達速率為系統中信息無差錯傳輸的最大速率，表示為 公式11描述了可達速率和用戶位置的關系，公式9中描述了角度域的稀疏性； 設用戶和竊聽者的位置分別為u和e，則系統的安全速率表示為 Rsec＝[Ru-Re]+,12 其中Ru和Re分別表示用戶和竊聽者的遍歷可達速率； 考慮的問題是在最小固定站選擇數目、單個固定站最大發射功率、預編碼向量二范數約束下，通過優化預編碼向量、發射功率、固定站選擇方案，實現用戶速率最大化目標，優化問題表示為： 約束C1表示至少要有k個固定站處于工作狀態，約束C2表示每個固定站的發射功率小于等于最大值Pmax，約束C3表示單個固定站天線陣的預編碼方案需滿足功率約束； 步驟3：求解每個固定站的預編碼問題； 步驟4：根據用戶位置選擇合適的固定站；具體包括： 在預編碼設計的基礎之上，通過固定站選擇來最大化用戶的可達速率，定義為在固定站選擇方案s下接收機ξ的可達速率；P1寫為 如果使用窮搜，總共有種滿足約束的情況，對M個固定站場景，當k比較小時，窮搜的復雜度為O2M，根據公式8計算所有固定站到用戶的信噪比，排序后選擇前k個固定站； 步驟5：進行所選固定站的功率優化；具體包括： 設定到用戶鏈路增益最小的固定站的發射功率為最大值，同時，其他固定站降低自身的發射功率直到保持所有子信息的速率相同，該過程描述為問題P3 P3:maxPm s.t.C1:Pm＜Pmax15 C2:Rm＝min{Rn∣[w]n＝1} 其中Pm為每個固定站的發射功率，Pmax為固定站最大發射功率，Rm為子信息m的速率，Rn為子信息n的速率，w為固定站選擇方案，[w]n為w的第n個元素； 根據速率和信噪比的單調遞增的關系和15中的C2得到 則每個固定站發射功率表示為

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