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龙图腾网获悉中国人民解放军陆军工程大学申请的专利基于大规模MIMO的岸-舰短波安全传输装置及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：CN115664480B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-15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：202211281745.0，技术领域涉及：H04B7/0452；该发明授权基于大规模MIMO的岸-舰短波安全传输装置及方法是由丁国如;李岩;崔丽;王海超;徐以涛;李京华设计研发完成，并于2022-10-19向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于大规模MIMO的岸-舰短波安全传输装置及方法在说明书摘要公布了：基于大规模MIMO的岸‑舰短波安全传输装置及方法，包括描述模块、建立模块、预编码模块、固定站选择模块、发射功率优化模块；描述模块用于对基于大规模MIMO的岸‑舰安全传输方法中各要素的作用和它们之间的的关系进行描述；建立模块用于建立基于用户位置的预编码方案、固定站选择、可达速率的分布的数学模型；预编码模块用于求解每个固定站的预编码问题；固定站选择模块用于根据用户位置选择合适的固定站。本发明有效改善了传统短波海面波通信中用户速率低、覆盖范围广造成安全性差的问题。

本发明授权基于大规模MIMO的岸-舰短波安全传输装置及方法在权利要求书中公布了：1.一种基于大规模MIMO的岸-舰短波安全传输方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1：对基于大规模MIMO的岸-舰安全传输方法中各要素的作用和它们之间的关系进行描述；该描述的内容包括： 由M个固定站、一个用户、一个窃听者构成的短波通信系统，在发送端，第m个固定站配备Nm根天线组成的均匀线阵；在接收端，用户和窃听者均配备单天线；大规模MIMO系统中，天线阵的角度域信道具有稀疏性，当天线数目趋近无穷时，不同接收机的信道渐进正交，配备有天线阵的固定站形成具有方向性的波束，使得用户有比较高的速率的同时，窃听者的速率较低，从而实现信息的安全传输； 步骤2：建立基于用户位置的预编码方案、固定站选择、可达速率的分布的数学模型；包括如下内容： 固定站i配备Ni根天线的半波长间隔的均匀线性阵列，每个天线阵元均匀覆盖[0,π的到达角区间，固定站i天线阵列的发射信号表示为 其中Pi表示发射功率，fi是预编码向量且||fi||＝1，si表示传输符号且|s|＝1；根据均匀线性阵列的数学模型，固定站i的阵列响应矢量为 其中j是虚数单位，θi是固定站i和用户之间的到达角，表示到达角θi条件下的相邻天线阵元间的时延导致的相位差； 考虑远场情况，即用户和固定站之间的距离远大于相邻天线单元之间的距离，此时认为各天线单元到用户的方向是相同的；设xi和yi为固定站i的横坐标和纵坐标，为用户的位置，则到达角表示为 其中xl、yl、γil分别表示向量l的横坐标、纵坐标和与X轴的夹角； 设di为固定站i到用户的距离，βi为大尺度衰落；地波场景的大尺度衰落为 其中λ表示载波波长，ε和σ分别为传播介质的介电常数和电导系数，GT和GR分别为发射机增益和接收机增益，设定GT＝GR＝1； 固定站i从用户处接收到的信号为 其中vTθi为固定站阵列侧响应矢量的转置、z为零均值、方差为σ2的复高斯噪声、Pi为固定站i的发射功率；固定站接收到的信号的信噪比为 为了最大化位于方向的接收机的γi，采用共轭波束赋形，则预编码向量设定为 将公式7代入公式6，得到当固定站i对方向波束赋形时，在到达角θi的用户的信噪比表示为 当天线数目趋近无穷大时，对于不同角度的阵列响应矢量渐近正交，也就是 原信号被分成了M个子信号，分别通过M个信道传播；设Bi是固定站i发出信号的带宽，则固定站i到用户的速率表示为 定义向量w∈{0,1}M×1表示哪些固定站被选择；具体地，w的第i个元素为1表示第i个固定站被选择，为0则表示没被选择；定义可达速率为系统中信息无差错传输的最大速率，表示为 公式11描述了可达速率和用户位置的关系，公式9中描述了角度域的稀疏性； 设用户和窃听者的位置分别为u和e，则系统的安全速率表示为 Rsec＝[Ru-Re]+,12 其中Ru和Re分别表示用户和窃听者的遍历可达速率； 考虑的问题是在最小固定站选择数目、单个固定站最大发射功率、预编码向量二范数约束下，通过优化预编码向量、发射功率、固定站选择方案，实现用户速率最大化目标，优化问题表示为： 约束C1表示至少要有k个固定站处于工作状态，约束C2表示每个固定站的发射功率小于等于最大值Pmax，约束C3表示单个固定站天线阵的预编码方案需满足功率约束； 步骤3：求解每个固定站的预编码问题； 步骤4：根据用户位置选择合适的固定站；具体包括： 在预编码设计的基础之上，通过固定站选择来最大化用户的可达速率，定义为在固定站选择方案s下接收机ξ的可达速率；P1写为 如果使用穷搜，总共有种满足约束的情况，对M个固定站场景，当k比较小时，穷搜的复杂度为O2M，根据公式8计算所有固定站到用户的信噪比，排序后选择前k个固定站； 步骤5：进行所选固定站的功率优化；具体包括： 设定到用户链路增益最小的固定站的发射功率为最大值，同时，其他固定站降低自身的发射功率直到保持所有子信息的速率相同，该过程描述为问题P3 P3:maxPm s.t.C1:Pm＜Pmax15 C2:Rm＝min{Rn∣[w]n＝1} 其中Pm为每个固定站的发射功率，Pmax为固定站最大发射功率，Rm为子信息m的速率，Rn为子信息n的速率，w为固定站选择方案，[w]n为w的第n个元素； 根据速率和信噪比的单调递增的关系和15中的C2得到 则每个固定站发射功率表示为

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