【技术实现步骤摘要】
利用合法用户统计CSI的RIS辅助无线安全通信传输方法
本专利技术属于无线通信
,尤其涉及一种利用合法用户统计CSI(ChannelStateInformation,信道状态信息)的RIS(ReconfigurableIntelligentSurface,可重构智能反射面)辅助无线安全通信传输方法。
技术介绍
随着第五代(The5thGenerationMobileNetworks,5G)无线通信网络开始商用,第六代(The6thGenerationMobileNetworks,6G)无线通信网络的研发逐渐引起大家浓厚的兴趣。6G预计将提供全球覆盖、增强的频谱/能源/成本效率、更好的智能水平和安全性等。一方面,受限于位置因素,很多物联网设备与基站之间的通信链路由于障碍物的阻挡变得不可靠,这对于在6G时代实现物联网万物互联是一大阻碍。另一方面,由于无线媒体的广播性质,无线通信容易被窃听。为了解决上述难题,人们分析了在6G物联网中使用可重构智能反射面RIS这一新技术以增加用户信号在基站端强度的可能性。与传统的通信方式相比,RIS辅助的通信系统有以下优势:首先,传统反射面的相移是固定的,不能改变,而RIS可以通过其小型控制器连续改变相移。其次,RIS的复杂度较低,安装也很方便,可以很容易地部署在建筑物、天花板或室内空间,并且它不受接收机噪声的影响,因为它没有配备任何信号处理设备,如模数、数模转换器以及调制器或解调器。第三,RIS是一种特殊的“中继”,它只被动地反射信号,不对入射信号造成改变,没有任何发射功率消 ...
【技术保护点】
1.一种利用合法用户统计CSI的RIS辅助无线安全通信传输方法,其特征在于,包括以下步骤:/n(1)构建适用于窃听者CSI未知的RIS辅助无线安全通信传输系统;所述系统包括一个有M根天线的基站、一个有N根天线的合法用户、一个有E根天线的窃听者、一个集成L个低功耗反射单元的RIS;/n(2)在RIS辅助无线安全通信传输系统中,设置RIS相移矩阵初始值,利用基站与合法用户之间的统计CSI,设计发送信号协方差矩阵,设计合法用户发送功率使合法用户满足通信速率需求;/n(3)根据发送信号协方差矩阵,利用基站与合法用户之间的统计CSI,设计RIS相移矩阵;/n(4)重复步骤(2)和步骤(3)直到合法用户发送功率收敛,得到最小的合法用户发送功率;/n(5)根据合法用户发送功率计算剩余功率,设计人工噪声的协方差矩阵。/n
【技术特征摘要】
1.一种利用合法用户统计CSI的RIS辅助无线安全通信传输方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)构建适用于窃听者CSI未知的RIS辅助无线安全通信传输系统;所述系统包括一个有M根天线的基站、一个有N根天线的合法用户、一个有E根天线的窃听者、一个集成L个低功耗反射单元的RIS;
(2)在RIS辅助无线安全通信传输系统中,设置RIS相移矩阵初始值,利用基站与合法用户之间的统计CSI,设计发送信号协方差矩阵,设计合法用户发送功率使合法用户满足通信速率需求;
(3)根据发送信号协方差矩阵,利用基站与合法用户之间的统计CSI,设计RIS相移矩阵;
(4)重复步骤(2)和步骤(3)直到合法用户发送功率收敛,得到最小的合法用户发送功率;
(5)根据合法用户发送功率计算剩余功率,设计人工噪声的协方差矩阵。
2.根据权利要求1所述的利用合法用户统计CSI的RIS辅助无线安全通信传输方法,其特征在于,步骤(1)所述系统:
基站与合法用户以及窃听者之间的直接链路被障碍物阻挡,基站与合法用户以及窃听者之间分别只存在一条经过RIS的反射路径,基站到RIS、RIS到合法用户的信道分别为:
其中,R0、R1表示接收天线的空间相关性矩阵,T0,T1表示发射天线的空间相关性矩阵,表示信道的确定性视距分量,X0、X1由信道的随机成分组成,R0,R1,T0,T1,分别是L×L,N×N,M×M,L×L,L×M,N×L的确定性非负矩阵,表示包含大尺度衰落、莱斯因子在内的统计CSI;X0,X1分别是L×M,N×L的矩阵,其中元素服从零均值、单位方差的独立同分布;表示矩阵的平方根;发送信号s是M×1的列向量,发送信号协方差矩阵Q=E{ssH};RIS相移矩阵Φ=diag([q1,q2,…,qL]T)是L×L的对角矩阵,是相移系数,θi∈[0,2π)表示RIS对信号的调整角度。
3.根据权利要求1所述的利用合法用户统计CSI的RIS辅助无线安全通信传输方法,其特征在于,所述步骤(2)包括以下步骤:
(21)给定初始RIS相移矩阵Φ=IL,其中,IL是L×L的单位矩阵;设计发送信号协方差矩阵:其中,F和ΛQ是辅助变量,表达式如下:
其中,UF和ΛF是通过对F进行特征值分解得到的辅助变量,max{a,b}表示取a和b中较大的数,μ是...
【专利技术属性】
技术研发人员:张军,许文婉,刘洁,王海荣,蔡曙,
申请(专利权)人:南京邮电大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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