一种RIS辅助的NOMA使能VLC/RF混合网络安全传输的方法技术

本发明专利技术公开了一种RIS辅助的NOMA使能VLC/RF混合网络安全传输的方法，室内顶部配置一个光接入点，在其正下方的桌面上有一个中继节点。光接入点的光波束最远可覆盖至圆桌面的边缘。因此，地面上的NOMA用户无法直接收到光接入点发出的信号。于是，便利用中继节点，其经光电转换后将电信号中继传输至可重构智能表面（RIS）；然后RIS将信号反射给NOMA用户，此过程中窃听节点会窃听用户的信息。在分析光无线链路和射频无线链路信道统计特性基础上，分别获得放大转发和译码转发传输时VLC/RF混合网络的安全中断概率和严格正安全容量。仿真验证本发明专利技术所提安全传输方法的性能与反射元面数目、室内布局、光接入点特性以及射频传输特性有关。关。关。

【技术实现步骤摘要】
一种RIS辅助的NOMA使能VLC/RF混合网络安全传输的方法


[0001]本专利技术涉及光无线通信和射频无线通信
，具体涉及一种RIS辅助的NOMA使能VLC/RF混合网络安全传输的方法。

技术介绍

[0002]随着大规模互联和高速通信需求的不断增长，学术界和工业界展开了基于非正交多址接入(NOMA)的可见光通信(VLC)网络的研究，与传统的基于正交多址接入(OMA)的VLC相比，它可以利用现有的室内基础设施，同时提供照明和高速通信，支持海量用户接入网络，并提供优越的频谱效率。然而，NOMA-VLC仅限于室内短距离且有限覆盖范围的应用，仅适用于收发设备之间的视线(LoS)链路传输。
[0003]解决该挑战的有效方法是采用NOMA使能的可见光/射频(RF)混合网络，利用RF无线通信技术的非视距(NLoS)传播特性进行泛在覆盖，利用NOMA-VLC实现海量用户接入和高速通信，进一步提高用户的业务质量(QoS)。这种VLC/RF混合网络在网络吞吐量、用户公平性、覆盖率、能效和中断概率等方面已经被证明远优于独立网络。
[0004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种RIS辅助的NOMA使能VLC/RF混合网络安全传输的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)在RIS辅助的NOMA使能VLC/RF混合网络中，室内顶部配置一个光接入点OAP，OAP的正下方配置一个圆形工作桌，OAP的光波束最远可覆盖至桌面的边缘，因此，地面上的NOMA用户无法直接收到OAP发出的信号，于是在桌面上设置一个中继节点Relay，Relay首先接收来自OAP的光信号，经光电转换后将电信号中继传输至RIS；然后，RIS将信号反射给NOMA用户，此过程中窃听节点窃听用户的信息；2)在混合网络通过两跳实现安全传输，在第一跳中，OAP将叠加编码后的信号发送至Relay；假设Relay在光覆盖范围内服从均匀分布，利用随机变量函数的分布，获得光无线链路信道增益平方的概率密度分布和累加分布；3)在第二跳中，Relay将光电转换后的电信号中继传输至RIS；通过软件控制RIS以改变入射信号的特征，然后RIS将信号反射给NOMA用户1和用户2，设用户1的信道增益比用户2的信道增益差，定义用户1为弱用户，用户2为强用户，此过程中窃听节点窃听用户的信息，利用RIS辅助的射频无线通信信道的统计分布特性，获得射频无线链路信道增益平方的概率密度分布和累加分布；4)设计译码转发、放大转发中继传输方案，分别分析译码转发、放大转发中继传输时合法信道、窃听信道的信道容量，获得VLC/RF混合网络的安全容量；然后，利用步骤2)获得的光无线链路信道统计分布和步骤3)获得的射频无线链路信道统计分布，分别获得译码转发、放大转发中继传输时RIS辅助的NOMA使能VLC/RF混合网络的安全中断概率和严格正安全容量。2.根据权利要求1所述的一种RIS辅助的NOMA使能VLC/RF混合网络安全传输的方法，其特征在于，步骤1)中，光接入点OAP的光波束最大覆盖半径为r0，光接入点OAP配备一个LED发射机；中继节点Relay配备单个PD接收机，并配置单个射频RF发射天线；两个NOMA合法用户1、用户2和窃听节点Eve均配置单个RF接收天线；RIS包含N个反射元面。3.根据权利要求1所述的一种RIS辅助的NOMA使能VLC/RF混合网络安全传输的方法，其特征在于，步骤2)中，光接入点OAP发送的信号为：上述公式(1)中，P
s
为LED的发送功率；s
m
为发送给第m个(m∈{1,2})NOMA合法用户的信号，对应的功率分配系数为w
m
，满足w1>w2和将直流偏置A加到叠加信号(ω1s1+ω2s2)上以确保LED发送的信号x非负；中继节点Relay利用PD接收机将收到的信号进行光电转换并消除直流偏置，中继节点收到的电信号为：上述公式(2)中，n
SR
为光无线链路的加性高斯白噪声，其均值为0，方差为N0；g
SR
为光接入点到中继节点之间的光无线信道增益，入点到中继节点之间的光无线信道增益，其中为LED辐射角、ψ为中继节点上PD接收机的入射角、c为LED的朗博辐射阶数、rect(
·
)为矩形传输函数、ψ
1/2
为PD的视场，若ψ>ψ
1/2
，
则g
SR
＝0，表示入射角超出视场范围后，中继节点将接收不到任何来自LED的信号；参数H为光接入点所在平面与中继节点所在平面之间的垂直距离；参数r为光接入点在圆桌面上的映射点与中继节点之间的水平距离；参数B和ρ分别为PD接收机的有效物理检测面积和检测灵敏度，假设在此条件下，得令Z＝ρB(c+1)H
c+1
/(2π)，得光无线链路的信道增益平方为：假设中继节点在光接入点覆盖范围内服从均匀分布，得到水平距离r的概率分布为利用随机变量函数的分布，获得光无线链路的概率密度函数为：光无线链路的累加分布函数为：4.根据权利要求1所述的一种RIS辅助的NOMA使能VLC/RF混合网络安全传输的方法，其特征在于，步骤3)中，从中继节点Relay出发经RIS无源反射到用户Um(m∈{1,2})的射频无线链路的信道增益g
R,m
为：其中ζ
i
为RIS的第i个(i＝1,
…
,N)反射元面的反射系数，且理想情况下可重构相位引起的幅度系数假设为1；χ
i
为中继节点到RIS第i个反射元面之间的信道增益，且χ
i
＝l-ε/2
μ
i
exp(-jφ
i
)；为RIS第i个反射元面到用户Um之间的信道增益，且其中路损指数为ε，l和d
m
分别为从中继到RIS和从RIS到Um之间的传输距离，μ
i
和φ
i
分别为信道增益χ
i
的幅度和相位，v
i
和θ
i
分别为信道增益的幅度和相位，i＝1,
…
,N；在RIS辅助的无线通...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵响，孙晋永，覃勇，乔佳佳，孙宇，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：