[发明专利]智能反射镜辅助的安全空间调制系统的波束成形设计方法

权利要求书

1.智能反射镜辅助的安全空间调制系统的波束成形设计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：将智能反射镜(IRS)的N个元件平均分组成G组，每组含有N/G个元件，且每组元件的反射系数都不同，在每个符号持续周期内，随机激活一组元件来反射入射传输信息信号，而剩余的G-1组则处于未激活状态用以实现空间调制(SM)方案；

S2：将传输信息信号划分为两部分，第一部分表示为j∈{1，2，…，M}，被调制为M阶正交幅度调制(QAM)或相移键控(PSK)符号，而第二部分i∈{1，2，…，G}则用于激活智能反射镜(IRS)元件中某组元件S以发射信号；

S3：通过评估平均安全速率(SR)描述智能反射镜(IRS)辅助的安全空间调制系统的安全性；

S4：计算智能反射镜(IRS)辅助的安全空间调制系统的传统近似安全速度(TASR)和建立新近似安全速率(NASR)，基于传统近似安全速度(TASR)提出对偶上升(DA)法最大化(Max-NASR-DA)波速形成法，并且基于新近似安全速率(NASR)，提出基于半定松弛(SDR)法最大化传统近似安全速度(Max-TASR-SDR)波束成形法和基于连续凸逼近(SCA)法最大化新近似安全速率(Max-NASR-SCA)波束形成法；

S5：分别计算出基于连续凸逼近(SCA)法最大化新近似安全速率(Max-NASR-SCA)波束形成法、基于传统近似安全速度(TASR)提出对偶上升(DA)法最大化(Max-NASR-DA)波速形成法和基于半定松弛(SDR)法最大化传统近似安全速度(Max-TASR-SDR)波束成形法的平均安全速率(SR)以及平均信噪比(SNR)，通过对比平均安全速率(SR)和平均信噪比(SNR)判别Max-NASR-SCA、Max-NASR-DA和Max-TASR-SDR的波束成形法三者的性能。

2.根据权利要求1所述的智能反射镜辅助的安全空间调制系统的波束成形设计方法，其特征在于，在每个符号持续周期内，智能反射镜(IRS)的元件并未全部参与反射信号工作，而是某组IRS元件被随机选择处于工作激活状态，剩余元件则处于未激活状态。

3.根据权利要求1所述的智能反射镜辅助的安全空间调制系统的波束成形设计方法，其特征在于，在步骤S3中，通过评估平均安全速率(SR)描述智能反射镜(IRS)辅助的安全空间调制系统的安全性的计算过程如下：

通过设计IRS处的无源波束成形来最大化SR，以下为优化问题：

(P1)：max R_s

s.t.|Φ_n，n|＝1，

β²＜1。

4.根据权利要求3所述的智能反射镜辅助的安全空间调制系统的波束成形设计方法，其特征在于，在步骤S4中，根据传统多输入多输出(MIMO)系统截止速率的定义，先计算Bob和Eve端的截止速率和系统传统近似安全速度(TASR)为

5.根据权利要求4所述的智能反射镜辅助的安全空间调制系统的波束成形设计方法，其特征在于，在步骤S4中，提出新近似安全速率(NASR)，即互信息量I(b_j，s_i；y_b|H′_B，H′_E)和I(b_j，s_i；y_e|H′_B，H′_E)分别由变量s_i，b_j，H，n确定，但互信息量的复杂度高，且没有封闭形式的表达式，提出互信息量：

互信息量：

计算优化问题(P2)：

(P2):

s.t.|Φ_n,n|＝1,

β²1

其中，