【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电通信，特别涉及基于双irs辅助的miso信道的波束成形方法及系统。
技术介绍
1、irs(intelligent reflecting surface，智能反射表面)因其在无线通信中的应用而受到特别关注。irs是一种成本效益高的设备，由大量反射元件组成，每个元件都可以调整相位偏移来反射电磁波。与常规收发器不同，irs在不产生新信号的情况下帮助传输信息。因此，irs可以被视为一种无功耗全双工(fd)放大-转发(af)中继，为死区提供新的链路。与常见的中继相比，irs几乎不消耗能量，因此具有更高的能源效率。在基于智能反射表面辅助的miso(multiple-input single-output channel，多输入单输出多输入单输出)信道中，波束成形方法的设计需要考虑如何利用irs来增强信号传输给合法用户并抑制对窃听者的信号泄露。
2、申请号为：cn202211062869.x的专利技术专利公开了基于空中智能反射面辅助的安全通信方法，其中，方法包括：利用由无人机携带的智能反射面为无人机和多天线接入点及地面合法用户之间建立虚拟视距链路。通过联合优化无人机悬停未知、发射波束成形和反射面的相移矩阵，最大化最差情况下的系统安全和速率。利用多天线接入点处的波束成形增益、无人机自身机动性和智能反射面的无源反射和相位可调特性，增强合法用户接受到的信号，同时使得潜在的窃听者信道变差，消除或抑制泄露给窃听者的信息。上述专利技术通过联合优化发射波束成形和反射波束成形以及无人机悬停位置，实现最差情况下的安全传输速率的最大化
3、但是，上述现有技术中的无人机只携带一个反射面，这种情况下，只能引入一个irs的相位偏移，单irs只能提供单一的反射路径，对环境和用户要求的适应性较差，降低了miso通信的保密速率。
4、有鉴于此，亟需基于双irs辅助的miso信道的波束成形方法及系统，以至少解决上述不足。
技术实现思路
1、本专利技术目的之一在于提供了基于双irs辅助的miso信道的波束成形方法及系统，根据获取的目标合法用户的第一接收信号和目标窃听者的第二接收信号，联合主动和被动波束成形设计确定联合设计结果，并引入交替优化方法确定miso信道的波束成形方法，实现了保密速率的最大化，提高了波束成形的适应性。
2、本专利技术实施例提供的基于双irs辅助的miso信道的波束成形方法，包括：
3、步骤1：获取目标合法用户的第一接收信号，同时，获取目标窃听者的第二接收信号；
4、步骤2：根据第一接收信号和第二接收信号，联合设计主动波束成形和双irs上的相位偏移器，获得联合设计结果；
5、步骤3：基于交替优化方法，根据联合设计结果，确定miso信道的波束成形方法。
6、优选的，步骤2：根据第一接收信号和第二接收信号，联合设计主动波束成形和双irs上的相位偏移器，获得联合设计结果，包括：
7、根据第一接收信号和第二接收信号，确定当前保密速率；
8、获取总功率预算，同时，获取相位偏移器的单位模约束；
9、根据当前保密速率、总功率预算和单位模约束，确定联合设计结果，联合设计结果的确定模型如下：
10、
11、
12、其中，w为波束成形向量，表示第一接收信号的信道矩阵，表示第i个irs的相位偏移矩阵，d为irs到接收者的信道矩阵，f为波束成形矩阵，表示目标合法用户处的噪声方差，表示第二接收信号的信道矩阵，表示目标窃听者处的噪声方差，ps表示总功率预算，表示第i个irs的相位偏移的可能值集合。
13、优选的，步骤3：基于交替优化方法，根据联合设计结果，确定miso信道的波束成形方法，包括：
14、根据联合设计结果，确定当前迭代波束成形向量；
15、基于交替优化方法，确定当前迭代相位偏移；
16、根据当前迭代波束成形向量和当前迭代相位偏移，判断是否满足迭代停止准则；
17、若不满足，则更新当前波束成形向量计算模型后继续迭代；
18、若满足，则停止迭代，并获取迭代结果；
19、基于迭代结果，确定miso信道的波束成形方法；
20、其中，更新当前波束成形向量计算模型后继续迭代，包括：
21、确定目标矩阵对，目标矩阵对包括：信道矩阵和功率预算矩阵；
22、将目标矩阵对最大特征值的归一化特征向量作为当前波束成形向量计算模型的更新结果后继续迭代。
23、优选的，基于交替优化方法，确定当前迭代相位偏移，包括：
24、获取历史相位偏移向量和历史残差项；
25、根据历史相位偏移向量和历史残差项，计算当前相位偏移估计；
26、根据当前相位偏移估计和历史残差项，确定当前相位偏移向量；
27、根据当前相位偏移向量和当前相位偏移估计，确定当前残差项；
28、将当前相位偏移向量、当前相位偏移估计和当前残差项共同作为当前迭代相位偏移。
29、优选的，步骤3：基于交替优化方法，根据联合设计结果，确定miso信道的波束成形方法，还包括：
30、基于交替优化方法，确定通用交替优化模版；
31、根据联合设计结果对通用交替优化模版进行拓展，获得目标交替优化模版；
32、根据目标交替优化模版，确定miso信道的波束成形方法。
33、优选的，基于交替优化方法，确定通用交替优化模版，包括：
34、获取交替优化目标；
35、根据交替优化目标，确定问题拆解策略；
36、根据问题拆解策略，确定拆解问题；
37、获取问题依赖性分析策略；
38、根据问题依赖性分析策略，确定拆解问题的依赖关系；
39、基于交替优化方法，获取存在依赖关系的拆解问题集群的交替优化子策略；
40、获取不存在依赖关系的拆解问题的解策略；
41、基于预设的制定规则，根据交替优化子策略和解策略，确定通用交替优化模版。
42、优选的，根据交替优化目标，确定问题拆解策略，包括：
43、根据交替优化目标，确定多个拆解目标；
44、获取拆解目标的优化属性，优化属性包括：主动优化和被动优化；
45、若优化属性为主动优化，进行第一问题拆解；
46、若优化属性为被动优化，获取拆解目标的被动项，根据被动项进行第二问题拆解；
47、将第一问题拆解和第二问题拆解共同作为问题拆解策略。
48、本专利技术实施例提供的基于双irs辅助的miso信道的波束成形方法，还包括：
49、步骤4：基于miso信道的波束成形方法，进行自适应调整；
50、其中，步骤4：基于miso信道的波束成形方法，进行自适应调整，包括：
51、获取系统动态特性；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于双IRS辅助的MISO信道的波束成形方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于双IRS辅助的MISO信道的波束成形方法，其特征在于，步骤2：根据第一接收信号和第二接收信号，联合设计主动波束成形和双IRS上的相位偏移器，获得联合设计结果，包括：
3.如权利要求1所述的基于双IRS辅助的MISO信道的波束成形方法，其特征在于，步骤3：基于交替优化方法，根据联合设计结果，确定MISO信道的波束成形方法，包括：
4.如权利要求3所述的基于双IRS辅助的MISO信道的波束成形方法，其特征在于，基于交替优化方法，确定当前迭代相位偏移，包括：
5.如权利要求1所述的基于双IRS辅助的MISO信道的波束成形方法，其特征在于，步骤3：基于交替优化方法，根据联合设计结果，确定MISO信道的波束成形方法，还包括：
6.如权利要求5所述的基于双IRS辅助的MISO信道的波束成形方法，其特征在于，基于交替优化方法，确定通用交替优化模版，包括：
7.如权利要求6所述的基于双IRS辅助的MISO信道的波束成形方法，其特征
8.如权利要求1所述的基于双IRS辅助的MISO信道的波束成形方法，其特征在于，还包括：
9.如权利要求8所述的基于双IRS辅助的MISO信道的波束成形方法，其特征在于，根据系统动态特性对波束成形方法进行调整，进行动态波束成形，包括：
10.基于双IRS辅助的MISO信道的波束成形系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.基于双irs辅助的miso信道的波束成形方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于双irs辅助的miso信道的波束成形方法，其特征在于，步骤2：根据第一接收信号和第二接收信号，联合设计主动波束成形和双irs上的相位偏移器，获得联合设计结果，包括：
3.如权利要求1所述的基于双irs辅助的miso信道的波束成形方法，其特征在于，步骤3：基于交替优化方法，根据联合设计结果，确定miso信道的波束成形方法，包括：
4.如权利要求3所述的基于双irs辅助的miso信道的波束成形方法，其特征在于，基于交替优化方法，确定当前迭代相位偏移，包括：
5.如权利要求1所述的基于双irs辅助的miso信道的波束成形方法，其特征在于，步骤3：基于...
【专利技术属性】
技术研发人员：邵俊，于艾，刘嘉，徐森，朱锦新，卞学胜，刘景和，陆淏嵩，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：
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