[发明专利]一种基于鲁棒波束成形的信息超表面抗干扰方法

说明书

本申请涉及一种基于鲁棒波束成形的信息超表面抗干扰方法、装置、计算机设备和存储介质。所述方法包括：通过以基站的发射功率最小化为目标函数，抗干扰中断概率门限信息和接收信干噪比门限信息为约束条件，基站主动发射波束形成权矢量和智能信息超表面反射波束形成矢量为优化变量，构建待求解的优化模型；将优化模型拆分成两个相互独立的子模型交替优化求解。本发明通过对基站发射端产生的电磁信号进行二次调控，自主引导电磁环境传播路径，为收发双方架设最优通路，在增强合法用户通信质量的同时阻断恶意干扰信号的注入，实现低成本、低硬件复杂度、低功耗、低辐射的抗干扰通信环境。

技术领域

本申请涉及计算机通信技术领域，特别是涉及一种基于鲁棒波束成形的信息超表面抗干扰方法、装置、计算机设备和存储介质。

背景技术

传统的通信抗干扰技术可分为扩谱和非扩谱通信抗干扰技术两类。其中，扩谱通信技术是指通过信号传输带宽的扩展来提高信息传输可靠性的抗干扰技术，主要包括直接序列扩谱(DSSS)、跳频扩谱(FHSS)、跳时扩谱(THSS)、线性脉冲调频及其组合形式(即混合扩谱)，自适应跳频、高速差分跳频等改进扩谱通信技术。非扩谱通信抗干扰技术主要包括智能天线调零、自适应滤波、分集接收、干扰限幅、干扰陷波、自适应选频等，涉及频率域、功率域、空间域、时间域、变换域等多维域。

扩谱和非扩谱通信抗干扰技术对于干扰策略固定的常规干扰具有较好的抗干扰效果，但面对灵活多变、多域结合、跨层联合的新型干扰样式，难以满足恶劣电磁环境下可靠通信要求。现有抗干扰通信技术的基本出发点是将无线信道的不确定性视为影响通信的不利因素，通过调整收发参数被动适应电磁环境，其核心思想始终围绕如何设计更好的发射机和接收机以改善系统抗干扰性能，依靠“补丁式”、“外挂式”安全增强方案来实现的安全防护。在该思想指导下提出的认知抗干扰通信技术主要通过干扰认知、抗干扰决策和抗干扰实施等步骤实现对干扰信号的回避。然而，难以充分利用通信方先天具备的主动优势和先发优势。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提升通信抗干扰效果的基于鲁棒波束成形的信息超表面抗干扰方法、装置、计算机设备和存储介质。

一种基于鲁棒波束成形的信息超表面抗干扰方法，所述方法包括：

获取无线抗干扰通信系统中预设的抗干扰中断概率门限信息、接收信干噪比门限信息和收敛门限信息；所述无线抗干扰通信系统包含一个配置多根天线的基站、一个配置多个反射单元的智能信息超表面，多个配置单天线的用户，各个所述用户周围存在一个配置多根天线的干扰机；

以所述基站的发射功率最小化为目标函数，所述抗干扰中断概率门限信息和所述接收信干噪比门限信息为约束条件，基站主动发射波束形成权矢量和智能信息超表面反射波束形成矢量为优化变量，构建待求解的优化模型；

将所述优化模型拆分成两个相互独立的子模型交替优化求解，通过引入辅助变量替换和惩罚非光滑优化算法，求解当前次迭代中所述基站主动发射波束形成权矢量的第一最优解，通过惩罚非光滑优化算法、不等式近似和辅助变量替换算法，求解当前次迭代中所述智能信息超表面反射波束形成矢量的第二最优解；

根据所述第一最优解和所述第二最优解，得到当前次迭代后所述基站的发射功率，当所述发射功率与前一次迭代后发射功率的差值小于所述收敛门限信息时，结束迭代，根据最后一次迭代输出的第一最优解和第二最优解得到所述无线抗干扰通信系统的最优波束形成矢量，根据所述最优波束形成矢量实现抗干扰通信。

在其中一个实施例中，还包括：以所述基站的发射功率最小化为目标函数，所述抗干扰中断概率门限信息和所述接收信干噪比门限信息为约束条件，基站主动发射波束形成权矢量和智能信息超表面反射波束形成矢量为优化变量，构建待求解的优化模型为：