【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信息安全，具体涉及一种通信安全性优化方法、系统及数字孪生电网系统。
技术介绍
1、电网是一个复杂且相互关联的系统，可以满足数百万人的电力需求。数字孪生（dt）技术是一种为了提高电网的效率、安全性和可靠性的解决方案，并有可能彻底改变电网。通过实时提供电网的虚拟副本，dt可以帮助运营商做出明智的决策，优化系统性能，并保证向消费者提供可靠且经济高效的能源。dt使能电网中连接设备的数量不断增加，引发了对其安全性的担忧，为了增强通信安全性，一种有前途的增强数字孪生电网通信安全性的解决方案是使用irs辅助的物理层安全（pls）方案。
2、irs是一种具有许多反射元件的超表面，可以单独改变入射无线电波的相位，然后将其反射，这种独特的功能使irs成为提高无线通信安全性的一个有吸引力的选择，使用irs能够提高无线通信安全性的潜力。
3、在dt使能电网中，可能同时存在多个dt用户请求不同的dt内容，必须对被动窃听者保密，因此需要考虑最坏情况下的多用户通信安全问题，确保所有dt用户具有公平的安全性能，然而，现有技术尚缺少对于数字孪生电网中多用户安全公平性的考虑。
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种通信安全性优化方法、系统及数字孪生电网系统，考虑多用户的安全公平性，对通信安全性进行优化。
2、为了实现上述目的，根据一些实施例，本专利技术的第一方面，提供了一种通信安全性优化方法，包括：
3、对每个用户生成预编码向
4、使用保密中断概率替代保密率作为通信安全性评价指标；
5、以最小化多用户之间的最大保密中断概率为目标，优化通信安全性。
6、优选的，数字孪生电网中包括基站、irs、多个单天线用户和一个被动窃听者，其中每个用户申请数字孪生电网中的不同内容。
7、优选的，使用迫零预编码生成每个用户的预编码向量；
8、优选的，所述预编码向量定义为：
9、，
10、其中，表示第k个用户的zf向量，是的均分功率，是向量的第k列向量，b定义为，是按行的组合，为从基站到用户的直通信道，表示从irs到用户的信道，为相移矩阵，为从基站到irs的信道；
11、优选的，用户的保密率表示为：
12、，
13、其中，表示合法信道的信道容量，表示窃听信道容量；
14、优选的，合法信道的信道容量表示为：
15、；
16、优选的，窃听信道容量表示为：
17、。
18、优选的，对于给定的pls编码率，保密中断概率定义为：
19、；
20、优选的，对于用户，保密中断概率表示为：
21、；
22、其中，，是与相关的gamma函数，是上不完全gamma函数，定义为：。
23、优选的，以最小化k个用户之间的最大保密中断概率为目标，最小-最大公平问题表示为：
24、。
25、优选的，将p1变换为p6：
26、；
27、优选的，使用半定松弛技术移除rank-1约束，将p6问题转换为凸问题，并通过凸优化工具求解得到最优解q，从而优化通信安全性。
28、本专利技术的第二方面，提供了一种通信安全性优化系统，包括：
29、预编码模块，被配置为对每个用户生成预编码向量，根据预编码向量计算每个用户的保密率；
30、保密中断概率替代模块，被配置为使用保密中断概率替代保密率作为通信安全性评价指标；
31、优化模块，被配置为以最小化多用户之间的最大保密中断概率为目标，优化通信安全性。
32、本专利技术的第三方面，提供了一种数字孪生电网系统，包括基站和irs，其中，所述基站连接有dt系统，用于提供dt服务；所述irs用于实现基站与用户间的安全通信；所述基站通过第一方面提供的方法优化与多用户间的通信安全性。
33、本专利技术的第四方面，提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现上述一种通信安全性优化方法中的步骤。
34、本专利技术的第五方面，提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现上述一种通信安全性优化方法中的步骤。
35、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
36、本专利技术提供了一种通信安全性优化方法、系统及数字孪生电网系统，通过考虑多用户的安全公平性，对通信安全性进行优化。通过对每个用户生成预编码向量，可以消除多个用户之间的干扰；根据预设的保密传输速率计算多个用户保密中断概率，替代保密率，用于安全性能评估；为了提高物理层安全性能并保证用户公平性，以最小化多个用户之间的最大保密中断概率为目标，对通信安全性进行优化。
37、本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种通信安全性优化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种通信安全性优化方法，其特征在于，数字孪生电网中包括基站、IRS、多个单天线用户和一个被动窃听者，其中每个用户申请数字孪生电网中的不同内容。
3.如权利要求1所述的一种通信安全性优化方法，其特征在于，使用迫零预编码生成每个用户的预编码向量；
4.如权利要求1所述的一种通信安全性优化方法，其特征在于，对于给定的PLS编码率，保密中断概率定义为：
5.如权利要求1所述的一种通信安全性优化方法，其特征在于，以最小化k个用户之间的最大保密中断概率为目标，最小-最大公平问题表示为：
6.如权利要求5所述的一种通信安全性优化方法，其特征在于，将P1变换为P6：
7.一种通信安全性优化系统，其特征在于，包括：
8.一种数字孪生电网系统，其特征在于，包括基站和IRS，其中，所述基站连接有DT系统，用于提供DT服务；所述IRS用于实现基站与用户间的安全通信；所述基站采用如权利要求1-6任一项所述的一种通信安全性优化方法优化与多用户间的通信安全性
9.一种介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6任一项所述的一种通信安全性优化方法中的步骤。
10.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6任一项所述的一种通信安全性优化方法中的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种通信安全性优化方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种通信安全性优化方法，其特征在于，数字孪生电网中包括基站、irs、多个单天线用户和一个被动窃听者，其中每个用户申请数字孪生电网中的不同内容。
3.如权利要求1所述的一种通信安全性优化方法，其特征在于，使用迫零预编码生成每个用户的预编码向量；
4.如权利要求1所述的一种通信安全性优化方法，其特征在于，对于给定的pls编码率，保密中断概率定义为：
5.如权利要求1所述的一种通信安全性优化方法，其特征在于，以最小化k个用户之间的最大保密中断概率为目标，最小-最大公平问题表示为：
6.如权利要求5所述的一种通信安全性优化方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘新，王睿，刘冬兰，常英贤，张昊，马雷，姚洪磊，于灏，苏洲，刘怡良，张方哲，孙莉莉，秦佳峰，苏冰，赵夫慧，孙梦谦，金玉辉，许善杰，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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