【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無線通信，更具體地，涉及一種基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法及系統。
技術介紹
1、智能超表面(reconfigurable?intelligent?surface)，又稱智能反射表面，已成為一種很有前途的提高無線通信系統性能的技術。智能超表面旨在有意地、確定性地控制無線傳播環境，以提高通信質量和連接性，從而大大提高智能超表面在無線衰落信道上的適用性。具體來說，智能超表面是一個由大量低成本、可重新配置的反射元件組成的陣列，可借助智能控制器以可控的振幅和相位獨立反射信號。此外，智能超表面還能開發一種具有高頻譜效率、高能效和高安全性的替代通信鏈路，而無需部署額外的昂貴和耗電的通信設備。此外，智能超表面還具有兼容性和擴展性的特點，這表明智能超表面的結構可在各種無線系統中發揮作用。
2、由于近年來基于射頻和能量采集(energy?harvesting)技術的無線能量傳輸技術的發展，無線供電通信(wireless?powered?communication)被提出并受到研究界的廣泛關注。其中，無線供電通信采用“收集-傳輸”(harvest-then-transmit)協議，將能量傳輸(energy?transfer)和信息傳輸(information?transmission)分開，下行鏈路實現能量傳輸階段，上行鏈路在設備上執行信息傳輸階段。與傳統的電池供電通信系統相比，無線供電通信無需頻繁手動更換電池，在降低運營成本和提高通信服務穩定性方面具有優勢，特別是在無線傳感器、物聯網網絡等低功耗應用中。此外，
3、另一方面，無線通信的開放性使得無線供電通信系統中的信息傳輸容易受到潛在竊聽者的攻擊。物理層安全(physical?layer?security)技術從信息論的角度出發，加強了信息傳輸的安全性，防止竊聽攻擊。區別于傳統的加密技術，物理層安全技術利用無線信道固有的隨機性，保證合法信息不被竊聽者截獲。在物理層安全技術中，人工噪聲和協同干擾可以通過噪聲傳輸鏈路有效提高無線供電通信系統的保密性能。與同時發送人工噪聲和合法信息組合信號的源發射機相比，合作干擾技術可借助其他節點進一步提高保密性能。事實上，網絡中的閑置設備可以充當友好干擾用戶，發射人工噪音來保護合法用戶的信息傳輸，從而削弱竊聽者的接收能力。特別是，友好干擾用戶可以從無線供電通信系統中的發電站獲取能量，以提供人工噪音的發射功率，而不是消耗自身能量。
4、與單智能超表面輔助通信相比，雙智能超表面技術可以實現更高的單用戶波束成形增益、多用戶復用增益、傳輸速率和容量最大化。在無線供電通信系統中，單智能超表面只能部署在能量站和用戶之間，以提高能量傳輸鏈路的質量，或部署在接入點和用戶之間，以提高信息傳輸鏈路的質量，而雙智能超表面技術可實現共同提高能量傳輸和信息傳輸鏈路質量的效果。然而，目前有關雙智能超表面技術的研究主要集中在提高無線通信系統的信息傳輸性能上，而針對支持雙智能超表面的無線供電通信系統的能量傳輸和信息傳輸聯合增強設計的研究成果還很少。
技術實現思路
1、針對現有技術的至少一個缺陷或改進需求，本專利技術提供了基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法及系統，分析了安全通信場景中雙智能超表面的不同模式下系統的連接中斷概率、保密中斷概率和有效保密吞吐量的影響，并確定了不同模式下關鍵參數對系統的影響。
2、第一方面，本專利技術提供一種基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，包括：構建安全通信場景；所述安全通信場景中包括能量站、用戶、接入點以及竊聽者，用戶包括合法用戶和協同干擾用戶；將雙智能超表面部署于所述安全通信場景中，其中智能超表面一部署在能量站和用戶之間，以重新配置用戶與能量站的無線信道；智能超表面二部署在用戶和接入點之間，以重新配置用戶與接入點的無線信道；根據雙智能超表面采用最優相移設計的目標節點，提出四種不同雙智能超表面傳輸模式，將智能超表面一和智能超表面二對合法用戶采用最優相移設計作為第一傳輸模式，將智能超表面一對合法用戶采用最優相移設計和智能超表面二對協同干擾用戶采用最優相移設計作為第二傳輸模式，將智能超表面一對協同干擾用戶采用最優相移設計和智能超表面二對合法用戶采用最優相移設計作為第三傳輸模式，將智能超表面一和智能超表面二對協同干擾用戶采用最優相移設計作為第四傳輸模式；基于雙智能超表面采用最優相移設計的目標節點，分別計算不同傳輸模式下安全通信場景的連接中斷概率、保密中斷概率和有效保密吞吐量。
3、根據本專利技術提供的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，所述智能超表面一包括n1個反射元件，智能超表面二包括n2個反射元件，n1、n2為正整數；通過所述反射元件建立所述能量站、合法用戶、協同干擾用戶、接入點與智能超表面的多條無線信道。
4、根據本專利技術提供的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，分別計算不同傳輸模式下安全通信場景的連接中斷概率、保密中斷概率和有效保密吞吐量，包括：根據所述接入點接收信號的信噪比與竊聽者接收信號的信噪比計算連接中斷概率、保密中斷概率和有效保密吞吐量。
5、根據本專利技術提供的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，計算接入點接收信號的信噪比的方法，包括：根據合法用戶采集的能量、合法用戶通過智能超表面二的第n2個反射元件到接入點的路徑損耗、智能超表面二的最優相移設計、智能超表面二的矩陣、合法用戶與智能超表面二之間的信道矩陣以及接入點與智能超表面二之間的信道矩陣，計算接入點接收信號的信噪比；其中，1≤n2≤n2，n2為正整數。
6、根據本專利技術提供的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，計算竊聽者接收信號的信噪比的方法，包括：根據所述合法用戶和協同干擾用戶的發射功率、智能超表面二與竊聽者之間的信道矩陣、智能超表面二的矩陣、合法用戶和協同干擾用戶與智能超表面二之間的信道矩陣、合法用戶和協同干擾用戶通過智能超表面二的第n2個反射元件到竊聽者的路徑損耗，計算竊聽者接收信號的信噪比；其中，1≤n2≤n2，n2為正整數。
7、根據本專利技術提供的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，計算合法用戶和協同干擾用戶采集的能量，包括：在第一時間段內，所述能量站通過智能超表面一發送能量給合法用戶和協同干擾用戶，根據所述能量站發射的信號功率、能量站通過智能超表面一的第n1個反射元件到合法用戶和協同干擾用戶的路徑損耗、智能超表面一的最優相移設計、智能超表面一的矩陣、合法用戶和協同干擾用戶與智能超表面一之間的信道矩陣以及能量站與智能超表面一之間的信道矩陣，計算合法用戶和協同干擾用戶采集的能量；其中，1≤n1≤n1，n1為正整數。
8、根據本專利技術提供的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，其特征在于，所述智能超表面一包括N1個反射元件，智能超表面二包括N2個反射元件，N1、N2為正整數；通過所述反射元件建立所述能量站、合法用戶、協同干擾用戶、接入點與智能超表面的多條無線信道。
3.根據權利要求1所述的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，其特征在于，分別計算不同傳輸模式下安全通信場景的連接中斷概率、保密中斷概率和有效保密吞吐量，包括：
4.根據權利要求3所述的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，其特征在于，計算接入點接收信號的信噪比的方法，包括：
5.根據權利要求3所述的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，其特征在于，計算竊聽者接收信號的信噪比的方法，包括：
6.根據權利要求4所述的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，其特征在于，計算合法用戶和協同干擾用戶采集的能量，包括：
7.根據權利要求6所述的基于協同干擾的雙智能超表面輔
8.根據權利要求7所述的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，其特征在于，還包括：
9.根據權利要求7所述的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，其特征在于，還包括：
10.一種基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信系統，應用如權利要求1至9中任一所述的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，其特征在于，包括第一安全通信子系統、第二安全通信子系統、第三安全通信子系統與第四安全通信子系統，所述第一安全通信子系統、第二安全通信子系統、第三安全通信子系統與第四安全通信子系統均包括合法用戶、協同干擾用戶、能量站以及接入點；
...【技術特征摘要】
1.一種基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，其特征在于，所述智能超表面一包括n1個反射元件，智能超表面二包括n2個反射元件，n1、n2為正整數；通過所述反射元件建立所述能量站、合法用戶、協同干擾用戶、接入點與智能超表面的多條無線信道。
3.根據權利要求1所述的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，其特征在于，分別計算不同傳輸模式下安全通信場景的連接中斷概率、保密中斷概率和有效保密吞吐量，包括：
4.根據權利要求3所述的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，其特征在于，計算接入點接收信號的信噪比的方法，包括：
5.根據權利要求3所述的基于協同干擾的雙智能超表面輔助安全通信方法，其特征在于，計算竊聽者接收信號的信噪比的方法，包括：
6.根據權利要求4所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳京渝，曹堃銳，遲皓聯，唐斯衛，屈亞運，楊晨昊，
申請(專利權)人：中國人民解放軍國防科技大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。