本发明属于信息与通信，具体涉及一种近场条件下基于方向调制的保密传输方法。
背景技术：
1、近年来，方向调制(directional modulation,dm)由于其突出的定向安全传输性能受到了广泛关注和研究。在过去的二十年里，已经有大量的工作来推动dm发展，涉及硬件架构、预编码算法、应用和样机实现。dm系统的改进和创新主要是为了提高安全性能。在这些工作中，将安全性从角度尺度扩展到距离尺度始终是dm领域的重要研究方向之一。
2、另一方面，随着下一代通信系统朝着极大规模(extremely large-scale,xl)天线阵列、极高频率和新型天线的趋势发展，近场通信(near-filed communication,nfc)的范围显著扩大。与仅由空间角度确定的远场平面波传播模型相比，近场需要考虑与角度和距离都相关的球面波传播模型，这为dm在距离尺度上的安全性增强提供了新机遇
技术实现思路
1、针对以上问题，本发明的目的是提出一种近场条件下基于方向调制的保密传输方法。
2、本发明的技术方案是：
3、本发明的系统模型包括合法发射机alice合法接收机bob和窃听者eve，其中合法发射机alice具有一个n根天线的xl均匀线性阵列(uniform linear array,ula)，阵列沿着z轴放置，天线间距为d；合法接收机bob和窃听者eve配备单个天线；定义alice位于坐标原点，bob和eve分别位于(xb,zb)、(xe,ze)，将bob和eve的坐标转换为球坐标为(θb,rb)、(θe,re)；是位置(θ,r)处的信道矩阵，可以被表示为
4、
5、其中λ为波长，n＝0,1,…,n-1，为路径损耗，据此，alice发送的保密信号为：
6、y＝h(θ,r)hfax+η
7、其中，是阵列模拟权值，是功率归一化的保密发送符号，η是加性白高斯噪声(additive white gaussian noise,awgn)。上述模型中，受到模1约束的模拟权值fa可分解为波束成形和人工噪声(ariticial noise,an)两部分：
8、fa＝w+v
9、其中，是波束赋形向量，表示在合法信道h(θb,rb)的零空间中的人工噪声；将w设定为指向合法接收机bob的最大比合并(maximum ratio transmission,mrt)波束赋形向量：
10、
11、其中，β∈[0,1]是有用信号和人工噪声之间的功率分配因子。在确定w之后，通过建立以下模型来求解v：
12、
13、
14、上式是一个约束化最优化问题，其目标函数的最优值为0。因此求解上述问题所有可行最优解等价于求解以下方程：
15、
16、需要注意的是，由于fa＝w+v，因此在确定了w后求解v等价于求解fa，同时fa和v也具有相似的统计特性。本发明将通过随机设计恒模向量fa的相位来等效获得随机人工噪声v。
17、本发明的有益效果为，在满足相移器模1约束的前提下，本发明提出将波束赋形与人工噪声相结合的方法，并可以灵活调整有用信号和噪声信号之间的功率分配。
1.近场条件下基于方向调制的保密传输方法，其特征在于，定义近场方向调制模型包括合法发射机alice、合法接收机bob和窃听者eve，其中合法发射机alice具有一个n根天线的xl均匀线性阵列，阵列沿着z轴放置，天线间距为d；合法接收机bob和窃听者eve配备单个天线；定义alice位于坐标原点，bob和eve分别位于(xb,zb)、(xe,ze)，将bob和eve的坐标转换为球坐标为(θb,rb)、(θe,re)；定义是位置(θ,r)处的信道矩阵：
