【技术实现步骤摘要】
一种借助智能反射表面的MISO系统下行保密率优化方法
本专利技术涉及无线通信
，主要涉及一种借助智能反射表面的MISO系统下行保密率优化方法。
技术介绍
系统保密率是衡量无线通信系统物理层安全性能的重要指标，因此提升系统保密率也成为无线通信领域的一个关键问题。近年来，学者们提出了多种方案来解决这一难题，例如：在波束赋形矢量中添加人工噪声、使用联合阻塞技术等。但是上述方案在实际部署过程中均存在其固有的缺陷：如高能耗、高硬件复杂度及成本等。随着合成材料及射频微机电系统的飞速发展，智能反射表面(IntelligentReflectingSurface，IRS)有望在未来无线通信系统中得到广泛的应用。IRS主要由智能控制器(用于基站与IRS之间信道状态信息的反馈)及大量无源反射单元组成。在每个时隙内，每个反射单元可以对入射信号产生独立的相位偏置，从而使得实时控制反射信号的相位成为可能。由于IRS的无源特性，其仅反射入射信号，不产生新信号，因此不需要使用昂贵的射频链，节省成本且不引入额外功耗，满足当下绿色通信及可持续发展...
【技术保护点】
1.一种借助智能反射表面的MISO系统下行保密率优化方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1、在MISO下行传输系统中，基站配置均匀线性天线阵，包括M个天线阵元，合法用户配置单根接收天线，窃听者配置M′根接收天线，智能反射表面配置N个无源反射单元；所述基站及智能反射表面已知合法用户及窃听者的完备瞬时信道状态信息；/n其中所述瞬时信道状态信息包括：基站到合法用户的直射信道
【技术特征摘要】
1.一种借助智能反射表面的MISO系统下行保密率优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1、在MISO下行传输系统中，基站配置均匀线性天线阵，包括M个天线阵元，合法用户配置单根接收天线，窃听者配置M′根接收天线，智能反射表面配置N个无源反射单元；所述基站及智能反射表面已知合法用户及窃听者的完备瞬时信道状态信息；
其中所述瞬时信道状态信息包括：基站到合法用户的直射信道基站到窃听者的直射信道其中元素[hTE]m,n为基站的第m个天线单元与窃听者的第n个天线单元之间的信道系数；基站到智能反射表面的信道智能反射表面到合法用户的反射信道智能反射表面到窃听者的信道其中元素[hIE]m,n为智能反射表面的第m个反射单元与窃听者的第n个天线单元之间的信道系数；
步骤S2、设定收敛阈值ε；初始化迭代次数i＝0，初始化预编码矢量随机初始化相位偏置矩阵Φ(0)，利用下式计算初始系统保密率：
其中HTI(1,:)为矩阵HTI的第1列，Pmax为基站最大发射功率，hIE,b为与HIE的第b列，hTE,b为HTE的第b列；为第r个反射单元引入的初始相位偏置；及分别表示合法用户和窃听者的接收噪声功率，(·)H表示共轭转置，|·|表示求绝对值，||·||为l2范数。
步骤S3、更新迭代次数i＝i+1，求得第i次迭代的基站侧最优波束赋形矢量为
其中表示矩阵最大特征值的特征向量，其中及如下：
其中IM表示M×M维单位矩阵；
步骤S4、求解新的相位偏置矩阵Φ(i)，具体步骤如下：
步骤S4.1、设置迭代次数m＝1，收敛阈值χ；令wtemp＝w(i)，定义变量为第m次迭代的结果，令初始值θ(1)的第j个元素为Φ(i-1)的第j个对角元；和其中diag(·)表示以括号内向量元素为对角元的对角阵，计算：
其中,
步骤S4.2、设置辅助变量y1和y2，分别如下计算：
步骤S4.3、采用迭代算法，使得目标函数最大化的θ作为θ(m+1)；其中U、γ如下所示：
(·)*表示取共轭，表示取复数实部；
步骤S5、计算新的系统保密率RS(w(i),Φ(i))，当时，输出最优的波束赋形矢量wopt＝w(i)、最优的相位偏置矩阵Φopt＝Φ(i)；当时，重复步骤S3-S5。
2.根据权利要求1所述的一种借助智能反射表面的MISO系统下行保密率优化方法，其特征在于，所述步骤S4.3中采用迭代算法，使得目标函数最大化的θ作为θ(m+1)的具体算法包括：
步骤S4.3.1、设...
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