[发明专利]可重构智能表面辅助非正交多址接入的安全通信优化方法

权利要求书

1.一种可重构智能表面RIS辅助非正交多址接入的安全通信优化方法，其特征在于，至少包括：

S1.建立由基站、窃听者、RIS及K个用户组成的可重构智能表面辅助非正交多址接入系统；

S2.定义用户k到RIS之间的信道表示、RIS到基站之间的信道表示、RIS和窃听者之间的信道表示、RIS的反射相移矩阵表示，k为用户的序号；基站、窃听者和K个用户均配备单个天线，RIS包括N个反射元件，用户k到RIS之间的信道为h_k∈^N×1，RIS到基站之间的信道为H_BS∈^N×1，RIS和窃听者之间的信道表示为g_e∈^N×1，其中，表示复值矩阵，的指数表示复值矩阵的维度，RIS的反射相移矩阵表示为Φ＝diag(φ₁,...,φ_N)，其中，θ_n∈[0,2π)，β_n∈[0,1]，考虑RIS所有反射元件的有效相移，满足|φ_n|＝1，n∈{1,…,N}，且全部信道的信道状态信息已知，RIS的反射元件越多，可重构智能表面辅助非正交多址接入系统的通信保密率越高；

S3.基站解码用户k的信息，计算用户k处的信干噪比；在本步骤之前还包括基站处接收叠加信号以及窃听者处接收叠加信号的过程，基站处接收到的叠加新号表示为：

窃听者处接收到的叠加信号表示为：

其中，s_k为单位功率，表示来自用户k的信号；P_k表示用户k的发射功率；n_B和n_e分别表示基站处和窃听者处均值为0，方差分别为σ²和的加性白噪声；

S4.基于用户k的信干噪比，计算用户k处的可达速率；

S5.计算窃听者窃听用户k的窃听率，并结合用户k处的可达速率，确认用户k至基站的安全速率；

S6.根据用户k至基站的安全速率得出K个用户通信保密率的和，以K个用户通信保密率的和最大作为目标函数，考虑每个用户传输速率、每个用户发射的功率及RIS的反射相移矩阵的约束，进行优化求解，得到K个用户通信保密率的和的最大值。

2.根据权利要求1所述的可重构智能表面RIS辅助非正交多址接入的安全通信优化方法，其特征在于，步骤S3中，基站利用连续干扰消除的方式解码用户k的信息，K个用户的解码顺序为：

具体过程为：基站首先对信道质量最好的用户进行解码，最好的信道质量表示为然后基站从接收到的叠加信号中移出该信息，接着基站对信道质量次优的用户进行解码，以此类推，直至解码出所有信号。

3.根据权利要求2所述的可重构智能表面RIS辅助非正交多址接入的安全通信优化方法，其特征在于，步骤S3中用户k处的信干噪比的计算表达式为：

其中，γ_k表示用户k处的信干噪比。

4.根据权利要求3所述的可重构智能表面RIS辅助非正交多址接入的安全通信优化方法，其特征在于，

当k＝K时，

步骤S4中所述基于用户k的信干噪比计算用户k处的可达速率的表达式为：

其中，R_k表示用户k处的可达速率。

5.根据权利要求4所述的可重构智能表面RIS辅助非正交多址接入的安全通信优化方法，其特征在于，窃听者能消除非正交多址接入保密协议中用户间的干扰，则步骤S5所述计算窃听者窃听用户k的窃听率的表达式为：

其中，R_e,k表示窃听者窃听用户k的窃听率，结合用户k处的可达速率，得到用户k至基站的安全速率表达式：

R_sec,k＝[R_k-R_e,k]⁺

其中，R_sec,k表示用户k至基站的安全速率。