一种分布式IRS辅助通信系统安全传输的优化方法

技术特征：

1.一种分布式irs辅助通信系统安全传输的优化方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：s1:构建一种由分布式irs辅助多输入单输出的无线通信系统，系统由一个多天线基站，k个单天线用户，一个单天线的窃听者已经l个irs构成，其中每个irs中含有m个反射单元；s2:通信场景考虑为从基站到用户的直通链路，由于障碍物阻挡或相距较远，基站通过分布式irs将信息传输给系统中的合法用户；s3:为了提高系统的安全性，基站在发送有用信号同时发送人工干扰噪声；在基站总的发射能量受限场景下，构建基于波束成形、人工噪声、以及irs相移参数为优化参数的最大化系统安全速率和的优化方程，基于交替优化算法对基站的主动波束形成、人工噪声和irs相移参数进行解耦合优化求解；s4:给定irs相移参数，优化主动波束形成、人工噪声优化计算：采用连续凸近似和半定限松弛来优化基站的主动波束形成、人工噪声；s5:给定基站的主动波束形成、人工噪声，优化针对irs相移参数：采用流形优化或最小-最大化算法进行求解，不断交替迭代优化求解收敛。2.根据权利要求1所述的一种分布式irs辅助通信系统安全传输的优化方法，其特征在于:所述s1中，包括以下内容:第k个合法用户和窃听者的接收信号分别为：第k个合法用户和窃听者的接收信号分别为：其中，g

r,l

表示基站和第l个irs之间的等效基带通道向量，分别表示irs与用户k之间以及irs与窃听者之间的信道向量，表示第l个irs的相移矩阵，其中表示第l个irs的第m个相移，n

k

和n

e

分别是第k个用户和窃听者接收端的加性高斯白噪声，基站处发送的信号表示为其中w

k

和s

k

分别为第k个用户的波束形成向量以及用户k的期望信号，z是人工干扰向量用来干扰窃听者，根据香农公式，第k个合法用户和窃听者的信息速率分别为：速率分别为：其中，采用单位带宽，分别是第k个合法用户和窃听者的噪声功率。3.根据权利要求2所述的一种分布式irs辅助通信系统安全传输的优化方法，其特征在于：在所述s2中，为提高系统总安全率，提出优化问题：

c4:rank(w)≤1.

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(8)其中，其中，其中，w

i

和z

i

为w和z的任意可行解。6.根据权利要求4所述的一种分布式irs辅助通信系统安全传输的优化方法，其特征在于：在所述s5中，针对irs相移参数，固定基站的主动波束形成、人工噪声，采用流形优化进行求解通信系统安全，大幅提高传统的优化算法收敛速度，不断交替迭代直到系统总保密率收敛：令令令令将问题(7)转化为：s.t.c2.

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(9)利用交替优化迭代得到优化解，进一步通过高斯分解得到优化方程的最终解：主动波束形成、人工噪声值以及irs相移参数。

技术总结

本发明公开一种分布式IRS辅助通信系统安全传输的优化方法，主要步骤包括:S1:构建一种由分布式IRS辅助多输入单输出的无线通信系统；S2:通信场景考虑为直通链路，基站通过分布式IRS将信息传输给系统中的合法用户；S3:基站在发送有用信号同时发送人工干扰噪声；在基站总的发射能量受限场景下，构建基于波束成形、人工噪声、以及IRS相移参数为优化参数的最大化系统安全速率和的优化方程。基于交替优化算法对基站的主动波束形成、人工噪声和IRS相移参数进行解耦合优化求解；S4:采用连续凸近似和半定限松弛来优化基站的主动波束形成、人工噪声；S5:采用流形优化或最小-最大化算法进行求解。本发明可以显著提高通信系统的安全性。本发明可以显著提高通信系统的安全性。本发明可以显著提高通信系统的安全性。

技术研发人员：冯友宏 张彦峨 刘席席 董程秋 张绅

受保护的技术使用者：安徽师范大学

技术研发日：2021.11.30

技术公布日：2022/3/8

（编辑：海南站长网）

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