一种面向隐蔽通信的背向散射信号调制方法及系统

本发明涉及无线通信，具体而言，涉及一种面向隐蔽通信的背向散射信号调制方法及系统。

背景技术：

1、背向散射通信技术（backscatter communication，backcom）能够收集环境中的射频能量，通过切换背向散射器件（backscatter device，bd）的天线阻抗来动态调整反射系数，通过幅相调制实现信息传输，bd可以是背向散射标签（tag）、智能反射面（reconfigurable intelligent surface，ris）等。随着低功耗物联网、无源感知与绿色通信技术的发展，利用环境射频信号实现信息传输的无源背向散射通信（ambientbackscatter communication，ambc）技术受到了广泛关注。该类技术通常不依赖主动射频链路产生新的载波信号，而是通过调控入射电磁波的反射特性，将待传输信息加载至反射信号中，从而实现低功耗甚至无源的信息传输。然而受限于器件成本，硬件实现复杂度等因素，传统的背向散射通信技术只能实现低阶信号调制，信息传输速率低下。此外，由于器件无法实现高复杂度的信息加密协议，背向散射信息传输具有公开特性，存在较大安全隐患。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种面向隐蔽通信的背向散射信号调制方法及系统。

2、本发明提供了一种面向隐蔽通信的背向散射信号调制方法，包括如下步骤：

3、步骤s1、构建背向散射隐蔽通信系统模型，所述系统模型包括射频源rf source、背向散射器件ris、单天线合法接收端bob和单天线监测者willie；根据系统模型，构建合法接收端的空时信号模型；采用gstsk编码为背向散射通信同时提供分集增益与复用增益并传输额外的隐蔽信息比特；

4、步骤s2、根据gstsk编码方案构造空时码字矩阵；

5、步骤s3、获取合法接收端的接收信号，基于空时码字矩阵，通过杰森不等式与参数补偿，计算合法接收端的离散信道容量近似表达式；

6、步骤s4、构建监测者的二元假设模型，计算监测者的检测错误概率，利用kl散度确定检测错误概率的上界，构建隐蔽约束；

7、步骤s5、以最大化合法接收端的离散信道容量为优化目标，建立优化模型，约束条件包括rf source功率约束、隐蔽约束、ris单元模值约束和色散矩阵集合功率约束；

8、步骤s6、基于流形优化与增广拉格朗日函数法，将欧氏空间上有约束优化问题转换为黎曼空间上无约束优化问题，采用黎曼共轭梯度下降法对优化问题进行高效求解。

9、本发明的有益效果在于：

10、本发明公开一种面向隐蔽通信的背向散射信号调制方法及系统，通过隐蔽通信技术使监测者难以察觉背向散射通信行为，实现信息安全传输；为实现最优系统性能，本发明在rf source功率约束，隐蔽约束，ris相移约束，色散矩阵功率约束下构建优化问题；通过联合优化多天线rf source波束成形向量与色散矩阵集合最大化合法用户离散信道容量；针对优化问题的非凸性，利用流形优化与增广拉格朗日法处理优化问题中的约束；最终将优化问题转变为流形上的无约束优化问题，算法在交替优化框架下利用黎曼共轭梯度下降法实现对优化问题的高效求解。

1.一种面向隐蔽通信的背向散射信号调制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤s2中，根据gstsk编码方案构造空时码字矩阵，具体包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤s3中，计算合法接收端的离散信道容量近似表达式，具体包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤s4中，计算监测者的检测错误概率，利用kl散度确定检测错误概率的上界，构建隐蔽约束，具体包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤s5中，以最大化合法接收端的离散信道容量为优化目标，建立优化模型，具体包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤s6中，具体包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在步骤s6中，具体包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤s6中，具体包括：

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤s6中，具体包括：

10.根据权利要求8或9任一所述的方法，其特征在于，在步骤s6中，具体包括：