智能反射面辅助的去蜂窝网络中安全能效鲁棒设计方法技术

本发明专利技术提出了一种智能反射面辅助的去蜂窝网络中安全能效鲁棒设计方法，其步骤为：首先，搭建一个下行链路中IRS辅助的去蜂窝安全网络，并获取每个合法用户的安全能效；其次，在BS发射功率约束和IRS单元的单位模约束下，构建以最大化最小合法用户的安全能效为目标的优化函数；最后，基于非理想CSI条件下，通过伯恩斯坦型不等式将优化函数中的不确定的中断概率约束转化为确定的中断概率约束；而后再利用交替迭代算法对优化函数进行求解。本发明专利技术研究了RS辅助的CF网络中安全能效问题，通过联合优化设计了BS有源BF、AN向量和IRS无源BF，最大化

【技术实现步骤摘要】
Duplexing[J].IEEE Systems Journal,2023,17(1):720
‑
731.]提出了一种有效的双环算法，旨在最大化全双工CF网络的安全频谱效率(Spectral Efficiency，SE)，适用于相互串通和非串通窃听者(Eavesdropper，Eve)模式。文献[Zhang X,Guo D,An K,et al.Secure communications over cell
‑
free massive MIMO networks with hardware impairments[J].IEEE Systems Journal,2019,14(2):1909
‑
1920.]研究了存在导频欺骗攻击下硬件损坏对CF网络安全性能的影响，并提出了逐次凸逼近(Successive Convex Approximation，SCA)和路径跟踪算法，以最大化网络的安全SE。文献[Zhang Y,Xia W,Zheng G,et al.Secure transmission in cellr/>‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能反射面辅助的去蜂窝网络中安全能效鲁棒设计方法，其特征在于，其步骤如下：步骤一：搭建一个下行链路中IRS辅助的去蜂窝安全网络，包括B个BS、R个IRS、K个单天线合法用户和J个单天线Eve；且每个BS有M根天线，每个IRS有N个反射单元；步骤二：基于IRS辅助的去蜂窝安全网络获取每个合法用户的安全能效；步骤三：在BS发射功率约束和IRS单元的单位模约束下，构建以最大化最小合法用户的安全能效为目标的优化函数；步骤四：基于非理想CSI条件下，通过伯恩斯坦型不等式将优化函数中的不确定的中断概率约束转化为确定的中断概率约束；步骤五：利用交替迭代算法对优化函数进行求解，获得最优的BF向量W、AN向量V和相移θ。2.根据权利要求1所述的智能反射面辅助的去蜂窝网络中安全能效鲁棒设计方法，其特征在于，所述基于IRS辅助的去蜂窝安全网络获取每个合法用户的安全能效的方法为：每个BS为每个合法用户分配一个专用的BF向量，因此第b个BS的传输信号x
b
表示为：其中，表示第b个BS对第k个合法用户的BF向量，s
k
表示第k个合法用户的传输符号，并满足{|s
k
|2}＝1，表示第b个BS对第k个合法用户的AN向量；因此，第k个合法用户和窃听其信息第j个Eve接收的信号分别表示为：其中，y
k
表示第k个合法用户接收的信号，表示窃听第k个合法用户信息的第j个Eve接收的信号；表示从第b个BS到第k个合法用户的直接链路信道，分别表示从第b个BS到第j个Eve的直接链路信道；表示从第b个BS到第r个IRS的反射链路信道，表示从第r个IRS到第k个用户的反射链路信道，表示从第r个IRS到第j个Eve的反射链路信道；表示第k个用户的复AWGN，方差为表示第k个用户的复AWGN，方差为表示第j个Eve的复AWGN，方差为Θ
r
表示第r个IRS的相移矩阵，并表示为Θ
r
＝diag(θ
r,1
,
…
,θ
r,N
)，其中|θ
r,n
|≤1是第r个IRS的第n个反射单元；上标H表示共轭转置；第k个合法用户和窃取其信息第j个Eve的期望信号分别表示为：
其中，定义θ
r
＝diag(Θ
r
)、)、G＝[G1,
…
,G
B
]、μ＝[θ
T
,1]
T
、、和定义和在上述基础上，第k个用户可实现的SR可以表示为：其中，γ
k
表示第k个合法用户的SINR，γ
k,j
表示窃听第k个合法用户信息的第j个Eve接收信号的SINR，分别表示为：第k个用户的总功耗由发射功率和电路功耗组成，表示为：其中，ζ表示功率放大器效率，P
c
表示电路功耗，且P
c
＝BP
B
+P
U
+RNP
R
，P
B
、P
U
和P
R
分别表示BS、用户和IRS单元的硬件功耗；最后，定义第k个用户的SEE为：3.根据权利要求2所述的智能反射面辅助的去蜂窝网络中安全能效鲁棒设计方法，其特征在于，所述以最大化最小合法用户的安全能效为目标的优化函数为：其中，P
b
表示第b个BS的最大发射功率；B
b
被定义为：
4.根据权利要求3所述的智能反射面辅助的去蜂窝网络中安全能效鲁棒设计方法，其特征在于，步骤四的具体实现方法为：定义第j个Eve窃听第k个用户的可实现速率为R
k,j
，当R
k,j
超过冗余率时，在BS处发生第k个用户的安全中断事件；在Eve链路具有非理想CSI条件下，可以重新表述为：其中，表示第k个合法用户最大安全中断概率，Δh
d,e,j
表示直接链路信道的估计误差，Δf
e,j
表示反射链路信道的估计误差；首先对进行处理，其可以被简化为：其中，Δh
j
＝Δh
d,e,j
+G
H
ΘΔf
e,j
和假设存在一个概率约束，并满足：其中，和通过引入两...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝万明，周小婉，孙钢灿，李俊杰，朱春华，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：