【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及無線通信，具體地說是an增強ris輔助物理層安全通信魯棒波束成形方法。
技術介紹
1、6g無線通信網絡提供更高的傳輸速率、更低的延遲以及更可靠的傳輸方案，但無線信道固有的廣播性質會導致無線通信系統存在巨大竊聽風險。物理層層面的安全通信方案設計來實現可靠的信息傳輸，一般是基于合法信道的的可達速率優于竊聽信道的可達速率，即系統可以獲得非零安全傳輸速率的能力，合法信道相對于竊聽信道的質量優勢越大，則系統的保密能力越高。
2、近年來，智能反射面（ris）在無線通信中的應用有助于解決這些問題，并在提升網絡性能方面展現出巨大的潛力。ris是一種無源器件，沒有射頻單元和基帶處理電路，僅反射無線信號。每個無源反射元件能夠通過被動波束成形，獨立的調整其反射元件的反射系數，從而動態調控入射信號的幅度和相移，實現對無線傳播環境的智能控制，進而改變信號的傳播環境，使其輔助不同場景下的無線通信系統，提高系統性能。在發射機與合法接收機之間的距離大于發射機與竊聽者之間的距離，或者發射機與合法接收機之間的傳輸路徑被障礙物阻擋，以及竊聽者隱藏在合法接收機附近的情況下，無線通信系統的物理層安全性能通常較差。ris可以通過重構無線傳播環境，增大合法用戶和竊聽者的信道差異性，在物理層提高系統的安全性能，具體來說就是ris反射的信號可以增強合法接收方接收到的信號，并削弱竊聽方接收到的信號，所以ris作為一種新興的無線通信技術,為改善物理層安全提供了新的解決方案。
3、雖然目前已經存在大量ris輔助安全通信的相關研究，但在已有的方案都
4、本申請與現有技術相比技術區別如下；
5、與專利公開號為cn118264295a?“一種star-ris輔助無線攜能通信系統的魯棒安全波束賦形方法”?的技術對比；
6、專利cn118264295a通過構建star-ris輔助的無線攜能通信系統模型；通過聯合設計發射波束形成矢量和star-ris的反射和透射系數來最小化發射機的發射功率，在信道狀態信息不確定性的情況下，提出一種魯棒安全波束賦形設計方法，采用交替優化框架釋放耦合變量，在保證用戶服務質量和魯棒性的同時顯著降低發射功率的功耗。而本專利技術是針對人工噪聲與ris相結合輔助的無線通信系統，通過迭代優化基站發射波束成形矢量、an波束成形矢量和ris反射波束成形矩陣，實現了在不完美csi條件下對竊聽者信道質量的有效干擾。此外本專利技術中的csi誤差建模基于統計csi誤差模型，比采用的信道狀態信息誤差有界不確定性假設更符合實際復雜環境，特別是更加適用于信道估計噪聲引起的誤差場景。本專利技術強化了算法在不完美csi條件下的魯棒性，同時對物理層安全性能有著顯著的提升。這些創新點使得本專利技術在無線通信
分類領域具有顯著的技術優勢和應用潛力。
7、與專利公開號為cn114268350a?“智能反射面輔助通信中非理想信道下的魯棒波束賦形設計方法”?的技術對比
8、專利cn118264295a研究了ris輔助多用戶毫米波系統中的加權和速率最大化問題，優化目標側重于提升系統的頻譜效率和通信性能，通過聯合優化基站的發射波束形成、ris的布置和ris的反射波束形成，進行了迭代優化。基于懲罰和梯度投影的交替優化算法，以緩解不完美csi的影響造成的性能損失。而本專利關注提高系統的安全性，在滿足安全速率服務質量的要求下，最小化基站發射功率，基于基站-ris-竊聽者級聯信道發射端的不完美csi情況，通過引入統計csi誤差模型，針對物理層安全設計了魯棒性優化方法，實現了安全速率中斷概率約束下的魯棒通信，尤其適用于物理層安全性要求高的場景。此外本專利技術結合了人工噪聲和ris實現了安全速率中斷概率約束下的魯棒安全通信。針對竊聽者干擾和不完美csi的綜合優化方案，為安全通信提供了更強的保障。
技術實現思路
1、為解決上述技術問題，本專利技術提供了an增強ris輔助物理層安全通信魯棒波束成形方法，an波束成形矢量和ris反射波束成形矩陣,從而最小化系統的發射功率。
2、為實現上述目的，本專利技術采取的技術方案是：
3、an增強ris輔助物理層安全通信魯棒波束成形方法，包括以下步驟：
4、步驟1，構建an增強ris輔助mimo系統安全通信的系統模型，并以最小化系統發射功率為目標，構建優化問題；
5、步驟2，引入不完美csi情況，構建基于bs-?ris?-竊聽者級聯信道發射端不完美csi信道模型的安全速率中斷約束，即系統的魯棒性約束，并基于bernstein型不等式逼近安全速率中斷概率約束；
6、步驟3，在ao框架下，構建給定優化子問題和構建給定優化子問題，迭代優化bs發射波束成形矢量，an波束成形矢量和ris反射波束成形矩陣。
7、作為本專利技術進一步改進，步驟1中，構建an增強ris輔助mimo系統安全通信的系統模型，所構建的系統模型為：
8、；
9、其中，，，，分別表示bs到ris、bs到第 k個用戶、bs到竊聽者、ris到第 k個用戶、ris到竊聽者的信道，信道模型包含大尺度衰落和小尺度衰落，大尺度衰落模型表示為，其中為路徑損耗指數，為鏈路距離，單位為米，小尺度衰落假設為瑞利衰落分布，傳輸信號表示為，其中表示bs波束形成矢量，表示an波束成形矢量，分別表示信息信號和an，表示ris的反射元件相移，和分別為用戶和竊聽者處的噪聲，均值為零，方差為，用戶和竊聽者的可達速率分別表示為：
10、。
11、作為本專利技術進一步改進，步驟1中，以最小化系統發射功率為目標，構建優化問題，具體如下：
12、；
13、其中,表示系統所要求的用戶可達速率的下界，表示系統所要求的竊聽者可達速率的上界，表示本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.AN增強RIS輔助物理層安全通信魯棒波束成形方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的AN增強RIS輔助物理層安全通信魯棒波束成形方法，其特征在于：步驟1中，構建AN增強RIS輔助MIMO系統安全通信的系統模型，所構建的系統模型為：
3.根據權利要求1所述的AN增強RIS輔助物理層安全通信魯棒波束成形方法，其特征在于：步驟1中，以最小化系統發射功率為目標，構建優化問題，具體如下：
4.根據權利要求1所述的AN增強RIS輔助物理層安全通信魯棒波束成形方法，其特征在于：步驟2中，引入不完美CSI情況，構建基于BS-?RIS?-竊聽者級聯信道發射端不完美CSI信道模型的安全速率中斷約束，其中不完美CSI信道模型的誤差采用統計CSI誤差模型來描述：
5.根據權利要求1所述的AN增強RIS輔助物理層安全通信魯棒波束成形方法，其特征在于：步驟2中，基于Bernstein型不等式逼近安全速率中斷概率約束，具體如下：
6.根據權利要求1所述的AN增強RIS輔助物理層安全通信魯棒波束成形方法，其特征在于：步驟3中，在A
7.根據權利要求1所述的AN增強RIS輔助物理層安全通信魯棒波束成形方法，其特征在于：步驟3中，構建給定優化子問題中引入松弛變量，具體如下，重新表述原可行性驗證問題：
...【技術特征摘要】
1.an增強ris輔助物理層安全通信魯棒波束成形方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的an增強ris輔助物理層安全通信魯棒波束成形方法，其特征在于：步驟1中，構建an增強ris輔助mimo系統安全通信的系統模型，所構建的系統模型為：
3.根據權利要求1所述的an增強ris輔助物理層安全通信魯棒波束成形方法，其特征在于：步驟1中，以最小化系統發射功率為目標，構建優化問題，具體如下：
4.根據權利要求1所述的an增強ris輔助物理層安全通信魯棒波束成形方法，其特征在于：步驟2中，引入不完美csi情況，構建基于bs-?ris?-竊聽者級聯信道發射端不完...
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