[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

说明书

本发明提出一种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，解决了可重构智能表面结合非正交多址接入应用时的通信安全性的问题，首先建立由基站、窃听者、RIS及用户组成的可重构智能表面辅助非正交多址接入系统，以RIS与非正交多址接入结合，提高通信性能为出发点，考虑基站附近存在窃听者时通信安全性的问题，建立以所有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，然后进行优化求解，得所有用户通信保密率的和的最大值，提高了系统的保密率，增强了通信安全。

技术领域

本发明涉及无线通信系统的技术领域，更具体地，涉及一种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。

背景技术

近年来，可重构智能表面(reconfigurable intelligent surface，RIS)被人们认为是一种很有前途的新技术，它通过软件控制反射信号来重构无线传播环境。RIS是由大量低成本无源发射元件组成的平面，每个元件能够独立地改变入射信号的相位，从而协同实现被动反射波束形成，并且RIS还可以改善由于大型建筑物阻挡或者通信死角用户的通信环境。非正交多址接入(non-orthogonalmultiple access，NOMA)利用功率复用技术为具有相同时频资源块的多个用户提供服务，提高了频谱效率，RIS与NOMA技术结合起来，将可以进一步提高通信性能。

如：2021年3月26日，中国发明专利(CN112564755A)中公开了一种智能超表面辅助非正交多址接入的波束设计方法，该方案将智能超表面应用于多天线非正交多址接入系统，利用智能超表面改变用户信道的特性，使得多天线非正交多址接入方案有更大可能性达到最优通信性能，而且通过建立并求解波束成型优化设计模型，获得用户最小速率约束下每个用户的最优波束向量以及智能超表面的相移阵设计，该方案虽然提高了通信性能，但是伴随而来的通信安全性问题也逐渐出现，因为该方案考虑的是智能超表面应用于多天线非正交多址接入系统的标准理想情况，若用户与基站之间存在障碍物，不能直接通信，并且若基站附近存在窃听者，则通信安全性将受到巨大考验。

发明内容

为解决可重构智能表面结合非正交多址接入系统应用时的通信安全性的问题，本发明提供一种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，提高系统的通信保密率，增强通信安全性。

为了达到上述技术效果，本发明的技术方案如下：

一种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，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；

S3.基站解码用户k的信息，计算用户k处的信干噪比；

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。