CN105577316B - 预编码的方法和基站 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种预编码的方法，该方法包括：获取信道信息，信道信息用于指示用户设备与基站之间的信道增益和窃听接收机与基站之间的信道增益；根据信道信息，确定满足约束条件的优化预编码向量，约束条件包括第一约束条件、第二约束条件和第三约束条件，第一约束条件为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阈值，第二约束条件为基站的总发射功率小于或等于预设功率，第三约束条件为保密用户设备的保密容量能够最大化；根据优化预编码向量对待发送给用户设备的信息进行预编码。本发明实施例的方法能够使得预编码向量满足非保密用户设备的接收的信息的质量好于要求的阈值，而且能够最大化保密用户设备的保密容量。

Description

预编码的方法和基站
技术领域
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
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。
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Shannon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。
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，可以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。
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阈值。这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。
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
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。
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-1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、第二约束条件和第三约束条件，该第一约束条件为该M-1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阈值，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，该第三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-1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。
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三约束条件，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。
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。
结合第一方面的第二种可能的实现方式，在第一方面的第三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。
结合第一方面的第二种或第三种可能的实现方式，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。
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
该约束函数为
SINRm≥rm(2≤m≤M)，和
其中，SINRm为该M-1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，SINR1为该保密用户设备接收的信息的信噪比，SINRe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阈值，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，Ptot为该预设功率。
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。
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，在第一方面的第七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，以便于该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。
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-1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、第二约束条件和第三约束条件，该第一约束条件为该M-1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阈值，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，该第三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-1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。
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三约束条件，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。
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。
结合第二方面的第二种可能的实现方式，在第二方面的第三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。
结合第二方面的第二种或第三种可能的实现方式，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。
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
该约束函数为
SINRm≥rm(2≤m≤M)，和
其中，SINRm为该M-1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，SINR1为该保密用户设备接收的信息的信噪比，SINRe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阈值，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，Ptot为该预设功率。
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。
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，在第二方面的第七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，以便于该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。
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向量满足非保密用户设备的接收的信息的质量好于要求的阈值，而且能够最大化保密用户设备的保密容量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例可应用的场景的示意图。
图2是本发明一个实施例的预编码的方法的示意性流程图。
图3是本发明另一实施例的预编码的流程的示意性流程图。
图4是本发明一个实施例的基站的示意框图。
图5是本发明另一实施例的基站的示意框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应理解，本发明实施例的技术方案可以应用于各种通信系统，例如：全球移动通讯(简称GSM，英文Global System of Mobile communication)系统、码分多址(简称CDMA，英文Code Division Multiple Access)系统、宽带码分多址(简称WCDMA，英文Wideband CodeDivision Multiple Access)系统、通用分组无线业务(简称GPRS，英文General PacketRadio Service)、长期演进(简称LTE，英文Long Term Evolution)系统、LTE频分双工(简称FDD，英文Frequency Division Duplex)系统、LTE时分双工(简称TDD，英文Time DivisionDuplex)、通用移动通信系统(简称UMTS，英文Universal Mobile TelecommunicationSystem)或全球互联微波接入(简称WiMAX，英文Worldwide Interoperability forMicrowave Access)通信系统等。
用户设备(简称UE，英文User Equipment)，也可称之为移动终端(简称MT，英文Mobile Terminal)、移动用户设备等，可以经无线接入网(例如，简称RAN，英文RadioAccess Network)与一个或多个核心网进行通信，用户设备可以是移动终端，如移动电话(或称为“蜂窝”电话)和具有移动终端的计算机，例如，可以是便携式、袖珍式、手持式、计算机内置的或者车载的移动装置。
基站，可以是GSM或CDMA中的基站(简称BTS，英文Base Transceiver Station)，也可以是WCDMA中的基站(NodeB)，还可以是LTE中的演进型基站(简称eNB或e-NodeB，英文evolved Node B)，本发明并不限定。
图1是本发明实施例可应用的场景的示意图。如图1所示，基站所在的小区内包括M个用户设备和一个窃听接收机。
本发明实施例中的基站可以为多天线基站。该M个用户设备可以为多天线用户设备，也可以为单天线用户设备。该M个用户设备中包括一个保密用户设备。该保密用户设备可以如图1中的UE1。该M个用户设备中的M-1个用户设备为非保密用户设备，该M-1个非保密用户设备可以如图1中的UE2，UE3…UEM。其中，M为大于1的整数。
多天线基站可以向M个用户设备分别发送相互独立的待发送信息。该待发送信息中向保密用户设备发送的信息需要保密。同时，窃听接收机需要接收该向保密用户设备发送的信息。M个用户设备中的M-1个非保密用户设备对接收到的信息没有保密要求。
图2是本发明一个实施例的预编码的方法的示意性流程图。本发明实施例可以用于如图1所示的场景，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-1个非保密用户设备，M为大于1的整数。图2的预编码的方法可以由多天线基站执行。该预编码的方法包括：
201，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；
202，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、第二约束条件和第三约束条件，该第一约束条件为该M-1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阈值，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，该第三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-1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；
203，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。
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向量满足非保密用户设备的接收的信息的质量好于要求的阈值，而且能够最大化保密用户设备的保密容量。
应理解，基站可以为多天线基站。该M个用户设备可以为配置多天线，也可以配置单天线。
可选地，作为一个实施例，用户设备配置多天线时，可以在接收时采用分集合并技术，即对多个接收天线的信号采用加权合并。
可选地，作为另一实施例，当用户设备配置多天线时，该用户设备还可以在接收时采用天线选择技术时，即每次仅仅使用一根天线接收。
可选地，作为另一实施例，本发明实施例还可以应用于蜂窝通信中的密集组网场景或扩散的传感器网络场景。具体地，蜂窝通信中的密集组网场景可以为：在家庭基站小区中，一个多天线的接入点有多个不同的信息流发送给多个用户，其中有一个信息流有保密要求，而其他信息流需要接收信号质量保证。扩散的传感器网络场景可以为：在无线传感器网络中，一个多天线的数据搜集点有多个不同的信息流发送给多个传感器节点，其中有一个信息流有保密要求，而其他信息流需要接收信号质量保证。
可选地，作为另一实施例，在201中，基站可以向该M个用户设备和该窃听接收机发送训练序列，以便于该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。
M个用户设备可以为UE1，UE2…UEM。该窃听接收机可以为Eve。应理解，UE1，UE2，…UEm，…UEM和Eve可以为多天线用户设备和多天线窃听接收机，也可以为单天线用户设备和单天线窃听接收机。其中，1≤m≤M。
若UE1，UE2，…UEm，…UEM和Eve为多天线时，第m个用户设备即UEm的天线数可以为Km，Eve的天线数可以为Ke。H1,H2,Hm,HM可以分别表示UE1，UE2，…UEm，…UEM与基站之间的信道信息，He可以表示Eve与基站之间的信道信息。该信道信息可以为信道矩阵。其中，
其中，表示基站的第n根天线到UEm的第i根天线的信道增益系数，表示基站的第n根天线到Eve的第i根天线的信道增益系数。
若UE1，UE2，…UEm，…UEM和Eve为单天线时，信道信息可以为信道向量。hm可以表示UEm与基站之间的信道信息，he可以表示Eve与基站之间的信道信息。其中，
hm＝[h1m,h2m,...,hnm,...,hNm]T，he＝[h1e,h2e,...,hne,...,hNe]T
其中，hnm表示基站的第n根天线到UEm的信道增益系数，hne表示基站的第n根天线到Eve的信道增益系数。
应理解，基站可以向每个用户设备发送信息，每个用户设备接收的信息可以对应一个预编码向量。对于接收的信息不需要保密的非保密用户设备，每个非保密用户设备分别对应一个预设阈值。该预设阈值可以表示该非保密用户设备接收信息的质量。例如：当非保密用户设备接收的信息的信噪比大于或等于该预设阈值时，表示该非保密用户设备的接收的信息的质量好于要求的阈值。
还应理解，约束条件包括第一约束条件、第二约束条件和第三约束条件。满足该约束条件表示需要同时满足第一约束条件、第二约束条件和第三约束条件。实现估计M个优化预编码向量，即该M个优化预编码向量满足该约束条件。基于估计的M个优化预编码向量，可以利用表达式表达该约束条件。此时，求解满足该约束条件的M个优化预编码向量。对于待发送给M个用户设备的M个信息，根据对应的M个优化预编码向量对该M个信息进行预编码。
若该M个用户设备可以为UE1，UE2…UEM。该窃听接收机可以为Eve。应理解，UE1，UE2，…UEm，…UEM和Eve可以为多天线用户设备和多天线窃听接收机，也可以为单天线用户设备和单天线窃听接收机。其中，1≤m≤M。
可选地，作为一个实施例，本发明实施例中的预编码方法可以采用线性预编码。具体地，基站的N根天线同时向M个用户设备发送相互独立的信息xi(1≤i≤M)。x1表示要发送给UE1的需要保密的信息，xm表示要发送给UEm的不需要保密的信息。Eve仅侦听基站发送给UE1的x1。
设xi所对应的预编码向量为：
则经过预编码处理后的信号可以为：
可选地，作为另一实施例，在202中，基站可以生成优化函数和约束函数，该优化函数表示该第三约束条件，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。
应理解，若用户设备和窃听接收机配置多天线时，对接收的信息进行分集合并。若用户设备和窃听接收机配置单天线时，对接收的信息不进行分集合并。
具体地，若用户设备和窃听接收机配置多天线时，用户设备UEm和窃听接收机接收到的信息可以分别表示为：
其中，nm为用户设备UEm接收的加性高斯白噪声，ne为窃听接收机接收的加性高斯白噪声。
设M个用户设备和窃听接收机采用的接收加权向量分别为vm,ve,则接收加权后的信息分别为：
从而UEm和窃听接收机Eve接收的信号的信噪比可以分别表示为：
其中，为UEm接收到的加性高斯白噪声功率。为Eve接收到的加性高斯白噪声功率。
可选地，作为另一实施例，若用户设备和窃听接收机配置单天线时，将hm替换Hm，将he替换He。此时不进行分集合并，UEm和窃听接收机Eve接收的信号的信噪比可以分别表示为：
可选地，作为另一实施例，该待发送给M个用户设备的M个信息可以经过归一化处理。具体地，该归一化处理过程可以如下：
E[|xi|2]＝1
此时，配置多天线的UEm和窃听接收机Eve接收的信号的信噪比可以分别表示为：
同样的，配置单天线的UEm和窃听接收机Eve接收的信号的信噪比可以分别表示为：
根据物理性质，保密用户设备UE1的保密速率可以定义为：
R＝log2(1+SINR1)-log2(1+SINRe)
在此基础上，生成的优化函数可以表示为：
约束函数可以表示为：
SINRm≥rm(2≤m≤M)，和
其中，SINRm≥rm(2≤m≤M)为第一约束条件，为第二约束 条件，为第三约束条件。SINRm为该M-1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，SINR1为该保密用户设备接收的信息的 信噪比，SINRe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 设阈值，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，Ptot为该预设功率。
可选地，作为一个实施例，在202中，基站可以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。
在求解优化预编码向量的过程中，可以对约束函数和优化函数进行代入和化简。具体地，将SINR1、SINRe和SINRm的表达式分别带入优化函数和约束函数。应理解，对于配置多天线的用户设备和窃听接收机，进一步地设则优化函数和约束函数可以化简为：
对于配置单天线的用户设备和窃听接收机，进一步地设此时优化函数与约束函数化简后与配置多天线的用户设备的窃听接收机的优化函数和约束函数相同。此时，求解方法可以使用同种求解过程。
可选地，作为一个实施例，替换优化函数和约束函数中的与编码向量的二次项的第一变量可以为：
此时，优化函数和约束函数可以转化为第一优化函数和第一约束函数，第一优化函数为：
第一约束函数为：
tji≥0,tei≥0,1≤i≤M,1≤j≤M,
可选地，作为一个实施例，替换第一优化函数中的非凸项的第二变量c和d分别为：
此时，第一优化函数和第一约束函数可以转化为第二优化函数和第二约束函数，其中，第二优化函数为：
第二约束函数为：
tji≥0,tei≥0,1≤i≤M,1≤j≤M,
可选地，作为另一实施例，在对第二约束函数进行凸近似时，基站可以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。
具体地，指数函数的凸的上界近似函数为：
G(x,x(l-1))＝2x(l-1)ln(2)(x-x(l-1))+2x(l-1)，
此时，用G(c,c(l-1))替换第二约束函数中的非凸项2c，用G(d,d(l-1))替换第二约束函数中的非凸项2d。其中，c(l-1)表示在第l-1次迭代中得出的c的最优值，d(l-1)表示在第l-1次迭代中得出的d的最优值。
对于第二约束函数中的非凸约束条件利用一阶泰勒展开公式进行凸近似。该非凸约束条件为：
具体地，设则f(ωj)在内某一点ωj(l-1)的一阶泰勒展开之后为：
其中，
化简，得到：
其中，ωj(l-1)表示在第l-1次迭代中得出的ωj的最优值。
此时，经过运算可以得到该目标约束函数为：
tji≥0,tei≥0,1≤i≤M,1≤j≤M,
则该求解过程转化为求解满足第二优化函数和目标约束函数时的M个优化预编码向量。
可选地，作为另一实施例，在根据第二优化函数和目标约束函数确定M个优化预编码向量时，基站可以对第二优化函数和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。
可选地，作为一个实施例，本发明实施例中可以采用迭代算法求解。具体地，可以选取可行域中的任意一点，ωi(0),1≤i≤M作为初始点，并根据
计算c和d的初始点。并在第l+1次迭代中，用第l次迭代的解来更新c(l-1)，d(l-1)，ωi(l-1)。重复上述迭代过程，直到结果收敛或达到最大允许迭代次数L。此时，所得的预编码向量为优化预编码向量。
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向量满足非保密用户设备的接收的信息的质量好于要求的阈值，而且能够最大化保密用户设备的保密容量。
图3是本发明另一实施例的预编码的流程的示意性流程图。图3所示的预编码的方法的流程可以由基站执行。本发明实施例可以应用图1所示的场景。基站与M个用户设备进行小区下行广播。M个用户设备中有一个用户设备是保密用户设备，其余M-1个用户设备是非保密用户设备。下面本发明实施例以多天线的用户设备和窃听接收机为例，进行具体描述。
301，基站向M个用户设备和窃听接收机发送训练序列。
该基站可以为配有N根天线的基站。
302，M个用户设备和窃听接收机根据该训练序列进行信道估计，得到信道信息。
该信道信息包括M个用户设备和窃听接收机分别与基站之间的信道的信道增益。
该M个用户设备可以为UE1，UE2…UEM。该窃听接收机可以为Eve。应理解，UE1，UE2，…UEm，…UEM和Eve可以为多天线用户设备和多天线窃听接收机，也可以为单天线用户设备和单天线窃听接收机。其中，1≤m≤M。
若UE1，UE2，…UEm，…UEM和Eve为多天线时，第m个用户设备即UEm的天线数可以为Km，Eve的天线数可以为Ke。H1,H2,Hm,HM可以分别表示UE1，UE2，…UEm，…UEM与基站之间的信道信息，He可以表示Eve与基站之间的信道信息。
其中，表示基站的第n根天线到UEm的第i根天线的信道增益系数，表示Eve的第n根天线到UEm的第i根天线的信道增益系数。
303，M个用户设备和窃听接收机向基站发送该信道信息。
304，基站生成优化函数和约束函数。
该优化函数可以表示保密用户设备取得最大保密容量。该约束函数包括M-1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阈值和基站的总发射功率小于或等于预设功率。
具体如何生成优化函数和约束函数的过程可以如下：
基站的N根天线同时向M个用户设备发送相互独立的信息xi(1≤i≤M)，E[|xi|2]＝1。x1表示要发送给UE1的需要保密的信息，xm表示要发送给UEm的不需要保密的信息。Eve仅侦听基站发送给UE1的x1。
设xi所对应的预编码向量为：
则经过预编码处理后的信号可以为：
此时用户设备UEm和窃听接收机接收到的信息可以分别表示为：
其中，nm为用户设备UEm接收的加性高斯白噪声，ne为窃听接收机接收的加性高斯白噪声。
设M个用户设备和窃听接收机采用的接收加权向量分别为vm,ve,则接收加权后的信息分别为：
从而UEm和窃听接收机Eve接收的信号的信噪比可以分别表示为：
基于待发送给该M个用户设备的M个信息进行了归一化处理，即上文中的xi(1≤i≤M)，E[|xi|2]＝1。此时UEm和窃听接收机Eve接收的信号的信噪比可以分别表示为：
其中，为UEm接收到的加性高斯白噪声功率。为Eve接收到的加性高斯白噪声功率。保密用户设备UE1的保密速率定义为：
R＝log2(1+SINR1)-log2(1+SINRe)
则此时，优化函数可以表示为：
约束函数可以表示为：
SINRm≥rm(2≤m≤M)，和
305，根据信道信息、优化函数和约束函数，求解M个优化预编码向量。
最优地，本发明实施例的求解过程可以如下：
(1)将SINR1、SINRe和SINRm的表达式分别带入优化函数和约束函数，进一步地设则优化函数和约束函数可以化简为：
(2)确定用于替换优化函数和约束函数中的二次项的第一变量为：
此时，优化函数和约束函数可以转化为第一优化函数和第一约束函数，第一优化函数为：
第一约束函数为：
tji≥0,tei≥0,1≤i≤M,1≤j≤M,
(3)确定用于替换第一优化函数中的非凸项的第二变量c和d分别为：
此时，第一优化函数和第一约束函数可以转化为第二优化函数和第二约束函数，其中，第二优化函数为：
第二约束函数为：
tji≥0,tei≥0,1≤i≤M,1≤j≤M,
(4)对第二约束函数进行凸近似，得到目标约束函数。
可选地，本发明实施例中基站可以利用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目标约束函数。其中，指数函数的凸的上界近似函数为：
G(x,x(l-1))＝2x(l-1)ln(2)(x-x(l-1))+2x(l-1)，
此时，用G(c,c(l-1))替换第二约束函数中的非凸项2c，用G(d,d(l-1))替换第二约束函数中的非凸项2d。其中，c(l-1)表示在第l-1次迭代中得出的c的最优值，d(l-1)表示在第l-1次迭代中得出的d的最优值。
对于第二约束函数中的非凸约束条件利用一阶泰勒展开公式进行凸近似。该非凸约束条件为：
具体地，设则f(ωj)在内某一点ωj(l-1)的一阶泰勒展开之后为：
其中，
化简，得到：
其中，ωj(l-1)表示在第l-1次迭代中得出的ωj的最优值。
此时，经过运算可以得到该目标约束函数为：
tji≥0,tei≥0,1≤i≤M,1≤j≤M,
则该求解过程转化为求解满足第二优化函数和目标约束函数时的M个优化预编码向量。
(5)采用迭代算法求解。
可选地，作为一个实施例，可以选取可行域中的任意一点，ωi(0),1≤i≤M作为初始点，并根据
计算c和d的初始点。并在第l+1次迭代中，用第l次迭代的解来更新c(l-1)，d(l-1)，ωi(l-1)。重复上述迭代过程，直到结果收敛或达到最大允许迭代次数L。此时，所得的预编码向量为优化预编码向量。
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向量满足非保密用户设备的接收的信息的质量好于要求的阈值，而且能够最大化保密用户设备的保密容量。
图4是本发明一个实施例的基站的示意框图。本发明实施例可以用于如图1所示的场景，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-1个非保密用户设备，M为大于1的整数。图4的基站400可以用于实现上述方法实施例中各步骤及方法。为避免重复，此处不再详细描述。基站400包括：
获取单元401，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402，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、第二约束条件和第三约束条件，该第一约束条件为该M-1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阈值，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，该第三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-1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403，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。
本发明实施例中基站可以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。因此，本实施例中的基站能够使得预编码向量满足非保密用户设备的接收的信息的质量好于要求的阈值，而且能够最大化保密用户设备的保密容量。
可选地，作为另一实施例，确定单元402可以生成优化函数和约束函数，该优化函数表示该第三约束条件，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。
可选地，作为另一实施例，确定单元402可以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。
可选地，作为另一实施例，确定单元402可以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。
可选地，作为另一实施例，确定单元402可以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。
可选地，作为另一实施例，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
该约束函数为
SINRm≥rm(2≤m≤M)，和
其中，SINRm为该M-1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，SINR1为该保密用户设备接收的信息的信噪比，SINRe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阈值，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，Ptot为该预设功率。
可选地，作为另一实施例，该待发送给该M个用户设备的M个信息为经过归一化处理的信息。
可选地，作为另一实施例，获取单元401可以向该M个用户设备和该窃听接收机发送训练序列，以便于该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。
本发明实施例中基站可以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。因此，本实施例中的基站能够使得预编码向量满足非保密用户设备的接收的信息的质量好于要求的阈值，而且能够最大化保密用户设备的保密容量。
图5是本发明另一实施例的基站的示意框图。本发明实施例可以用于如图1所示的场景，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-1个非保密用户设备，M为大于1的整数。图5的基站50可以用于实现上述方法实施例中各步骤及方法。图5的基站50包括处理器51、存储器52、接收电路53和发射电路54。处理器51、存储器52和接收电路53通过总线系统59连接。
此外，基站50还可以包括天线55等。处理器51控制基站50的操作。存储器52可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器51提供指令和数据。存储器52的一部分还可以包括非易失行随机存取存储器(NVRAM)。具体的应用中，发射电路54和接收电路53可以耦合到天线55。基站50的各个组件通过总线系统59耦合在一起，其中总线系统59除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图中将各种总线都标为总线系统59。
处理器51可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器51可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。处理器51读取存储器52中的信息，结合其硬件控制基站50的各个部件。
图2的方法可以在图5的基站50中实现，为避免重复，不再详细描述。
具体地，在处理器51的控制之下，基站50完成以下操作：
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、第二约束条件和第三约束条件，该第一约束条件为该M-1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阈值，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，该第三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-1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。
本发明实施例中基站可以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。因此，本实施例中的基站能够使得预编码向量满足非保密用户设备的接收的信息的质量好于要求的阈值，而且能够最大化保密用户设备的保密容量。
可选地，作为另一实施例，处理器51可以生成优化函数和约束函数，该优化函数表示该第三约束条件，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。
可选地，作为另一实施例，处理器51可以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。
可选地，作为另一实施例，处理器51可以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。
可选地，作为另一实施例，处理器51可以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。
可选地，作为另一实施例，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
该约束函数为
SINRm≥rm(2≤m≤M)，和
其中，SINRm为该M-1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，SINR1为该保密用户设备接收的信息的信噪比，SINRe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阈值，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，Ptot为该预设功率。
可选地，作为另一实施例，该待发送给该M个用户设备的M个信息为经过归一化处理的信息。
可选地，作为另一实施例，发射电路54可以向该M个用户设备和该窃听接收机发送训练序列，以便于该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；接收电路53可以从该M个用户设备和该窃听接收机接收该信道信息。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。在本发明的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
另外，本文中术语“系统”和“网络”在本文中常被可互换使用。本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应理解，在本发明实施例中，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以用硬件实现，或固件实现，或它们的组合方式来实现。当使用软件实现时，可以将上述功能存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。以此为例但不限于：计算机可读介质可以包括随机存取存储器(简称RAM，英文Random AccessMemory)、只读存储器(简称ROM，英文Rean Only Memory)、带电可擦可编程只读存储器(简称EEPROM，英文Electrically Erasable Programmable Rean Only Memory)、只读光盘(简称CD-ROM，英文Compact Disc Read Only Memory)或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。此外。任何连接可以适当的成为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤光缆、双绞线、数字用户线(DSL)或者诸如红外线、无线电和微波之类的无线技术从网站、服务器或者其他远程源传输的，那么同轴电缆、光纤光缆、双绞线、DSL或者诸如红外线、无线和微波之类的无线技术包括在所属介质的定影中。如本发明所使用的，盘(Disk)和碟(disc)包括压缩光碟(CD)、激光碟、光碟、数字通用光碟(DVD)、软盘和蓝光光碟，其中盘通常磁性的复制数据，而碟则用激光来光学的复制数据。上面的组合也应当包括在计算机可读介质的保护范围之内。
总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种预编码的方法，其特征在于，所述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，所述M个用户设备包括一个保密用户设备和M-1个非保密用户设备，M为大于1的整数，包括：
获取信道信息，所述信道信息用于指示所述M个用户设备中每一个用户设备与所述基站之间的信道增益和所述窃听接收机与所述基站之间的信道增益；
根据所述信道信息，确定满足约束条件的M个优化预编码向量，所述约束条件包括第一约束条件、第二约束条件和第三约束条件，所述第一约束条件为所述M-1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阈值，所述第二约束条件为所述基站的总发射功率小于或等于预设功率，所述第三约束条件为所述保密用户设备的保密容量能够最大化，其中，所述M-1个非保密用户设备接收的信息的信噪比、所述基站的总发射功率和所述保密用户设备的保密容量基于所述M个优化预编码向量估计；
根据所述M个优化预编码向量对待发送给所述M个用户设备的M个信息进行预编码；
其中，所述根据所述信道信息，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，所述优化函数表示所述第三约束条件，所述约束函数表示所述第一约束条件和所述第二约束条件；
确定用于替换所述优化函数和所述约束函数中的二次项的第一变量；
根据所述第一变量，将所述优化函数和所述约束函数转化为第一优化函数和第一约束函数；
确定用于替换所述第一优化函数中的非凸项的第二变量；
根据所述第二变量，将所述第一优化函数和所述第一约束函数转化为第二优化函数和第二约束函数；
对所述第二约束函数进行凸近似，得到目标约束函数；
根据所述第二优化函数和所述目标约束函数，确定所述M个优化预编码向量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述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，对所述第二约束函数进行凸近似得到所述目标约束函数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第二优化函数和所述目标约束函数，确定所述M个优化预编码向量，包括：
对所述第二优化函数和所述目标约束函数进行初始化，得到M个初始预编码向量；
根据所述M个初始预编码向量，对所述第二优化函数和所述目标约束函数进行迭代计算，确定所述第二优化函数和所述目标约束函数收敛时的M个预编码向量为所述M个优化预编码向量。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，m＝1时对应的用户设备为所述保密用户设备，其中，
所述优化函数为
所述约束函数为
SINRm≥rm(2≤m≤M)，和
其中，SINRm为所述M-1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，SINR1为所述保密用户设备接收的信息的信噪比，SINRe为所述窃听接收机接收的信息的信噪比，rm为所述任一非保密用户设备对应的预设阈值，为所述M个优化预编码向量中xi对应的优化预编码向量，xi为所述待发送给所述M个用户设备的M个信息中的任一信息，Ptot为所述预设功率。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述待发送给所述M个用户设备的M个信息为经过归一化处理的信息。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获取信道信息，包括：
向所述M个用户设备和所述窃听接收机发送训练序列，以便于所述M个用户设备和所述窃听接收机根据所述训练序列进行信道估计得到所述信道信息；
从所述M个用户设备和所述窃听接收机接收所述信道信息。
7.一种基站，其特征在于，所述基站所在的小区包括M个用户设备和窃听接收机，所述M个用户设备包括一个保密用户设备和M-1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，所述信道信息用于指示所述M个用户设备中每一个用户设备与所述基站之间的信道增益和所述窃听接收机与所述基站之间的信道增益；
确定单元，用于根据所述信道信息，确定满足约束条件的M个优化预编码向量，所述约束条件包括第一约束条件、第二约束条件和第三约束条件，所述第一约束条件为所述M-1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阈值，所述第二约束条件为所述基站的总发射功率小于或等于预设功率，所述第三约束条件为所述保密用户设备的保密容量能够最大化，其中，所述M-1个非保密用户设备接收的信息的信噪比、所述基站的总发射功率和所述保密用户设备的保密容量基于所述M个优化预编码向量估计；
预编码单元，用于根据所述M个优化预编码向量对待发送给所述M个用户设备的M个信息进行预编码；
其中，所述确定单元，具体用于
生成优化函数和约束函数，所述优化函数表示所述第三约束条件，所述约束函数表示所述第一约束条件和所述第二约束条件；
确定用于替换所述优化函数和所述约束函数中的二次项的第一变量；
根据所述第一变量，将所述优化函数和所述约束函数转化为第一优化函数和第一约束函数；
确定用于替换所述第一优化函数中的非凸项的第二变量；
根据所述第二变量，将所述第一优化函数和所述第一约束函数转化为第二优化函数和第二约束函数；
对所述第二约束函数进行凸近似，得到目标约束函数；
根据所述第二优化函数和所述目标约束函数，确定所述M个优化预编码向量。
8.根据权利要求7所述的基站，其特征在于，所述确定单元，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，对所述第二约束函数进行凸近似得到所述目标约束函数。
9.根据权利要求7或8所述的基站，其特征在于，所述确定单元，具体用于
对所述第二优化函数和所述目标约束函数进行初始化，得到M个初始预编码向量；
根据所述M个初始预编码向量，对所述第二优化函数和所述目标约束函数进行迭代计算，确定所述第二优化函数和所述目标约束函数收敛时的M个预编码向量为所述M个优化预编码向量。
10.根据权利要求7或8所述的基站，其特征在于，m＝1时对应的用户设备为所述保密用户设备，其中，
所述优化函数为
所述约束函数为
SINRm≥rm(2≤m≤M)，和
其中，SINRm为所述M-1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，SINR1为所述保密用户设备接收的信息的信噪比，SINRe为所述窃听接收机接收的信息的信噪比，rm为所述任一非保密用户设备对应的预设阈值，为所述M个优化预编码向量中xi对应的优化预编码向量，xi为所述待发送给所述M个用户设备的M个信息中的任一信息，Ptot为所述预设功率。
11.根据权利要求7或8所述的基站，其特征在于，所述待发送给所述M个用户设备的M个信息为经过归一化处理的信息。
12.根据权利要求7或8所述的基站，其特征在于，所述获取单元，具体用于
向所述M个用户设备和所述窃听接收机发送训练序列，以便于所述M个用户设备和所述窃听接收机根据所述训练序列进行信道估计得到所述信道信息；
从所述M个用户设备和所述窃听接收机接收所述信道信息。
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