一种无线通信系统安全符号级预编码方法

技术特征：
1.一种无线通信系统安全符号级预编码方法，其特征在于，包括：建立发射端符号级预编码信号和智能窃听者sinr之间的关系模型；通过人工噪声预编码和智能反射面恒模约束，以及基站已知的窃听者的信道状态信息或统计信道状态信息，对窃听者sinr进行优化；求解智能窃听者sinr约束和智能反射面反射系数约束下的符号级预编码信号。2.如权利要求1所述的一种无线通信系统安全符号级预编码方法，其特征在于：根据系统参数设定、信道状态信息、智能反射面参数、人工噪声的获取方式和智能窃听者的窃听手段，建立接收信号模型：智能反射面配备了n
r
个独立反射单元，服务k个单天线用户终端，它的相关反射系数n
r
表示独立反射单元个数，基站与智能反射面之间的信道为基站与第k个用户之间的信道为基站与窃听者之间的信道为智能反射面与第k个用户之间的信道为智能反射面与窃听者之间的信道为服从准静态块衰落；第k个用户在第t时刻的接收信号y
k
(t)表示为：窃听者在第t时刻的接收信号y
e
(t)表示为：其中，t表示信道相干时间，{
·
}
t
表示转置，；是ris反射系数相关矩阵，ris反射系数是ris反射系数相关矩阵，ris反射系数是基站处的发射信号；n
k
(t)和n
e
(t)是加性高斯白噪声且服从复高斯分布和σ2和是噪声方差。3.如权利要求2所述的一种无线通信系统安全符号级预编码方法，其特征在于：应用基于人工噪声的预编码，其表达式为：其中，x
wop
(t)表示用户数据的预编码信号，p(t)表示an的预编码信号，p
t
是基站的总发射功率，ρ∈[0,1)用于控制an功率。4.如权利要求3所述的一种无线通信系统安全符号级预编码方法，其特征在于：窃听者的sinrγ
e
表示为：其中，u表示an预编码向量的相关向量，h
e
表示智能窃听者的信道，x
wop
＝[x
wop
(1),...,x
wop
(t)]。
5.如权利要求4所述的一种无线通信系统安全符号级预编码方法，其特征在于：基于psk调制下的用户相长区域，联合优化发射信号x
wop
和反射系数最小化智能窃听者sinr的问题表述为：用户相长区域约束，其关系表达式为：用户相长区域约束，其关系表达式为：ris反射系数的恒模约束，其关系表达式为：功率约束，其关系表达式为：an向量的相关约束，其关系表达式为：h
t
u＝0其中，γ
e
表示智能窃听者的sinr；x
wop
＝[x
wop
(1),...,x
wop
(t)]；用户相长区域约束保证信号处于用户的相长区域，其中m取自m-psk调制；恒模约束为ris反射系数需要满足的约束；功率约束表示未经过an预编码的信号应满足的功率需求；表示u的秩要满足n
t-k；h
t
u＝0表示u要在h的零空间中，表示虚部，表示实部；“min”表示最小化运算；“s.t.”表示约束条件，t表示时隙t∈{1,...,t}，x
wop
表示未经过an预编码的发射信号，表示反射系数矩阵，λ
k
(t)表示与用户k相关的接收信噪比的复标量，s
k
(t)表示用户k的信息符号，ω
k
表示用户k的接收信噪比，{
·
}
h
表示共轭转置，||
·
||
f
表示f范数(frobenius范数)，||
·
||2表示2范数。6.如权利要求5所述的一种无线通信系统安全符号级预编码方法，其特征在于：已知窃听者信道的完整信道状态信息，为寻找启发式的解，最小化智能窃听者sinr的问题可以进一步表述为：问题可以进一步表述为：问题可以进一步表述为：其中，“max”表示最大化运算，应用bcd算法求解，步骤如下：更新u：过求解下述优化问题对u进行更新：
更新通过求解下述优化问题更新通过求解下述优化问题更新通过求解下述优化问题更新其中x
wop
可以通过求解下述问题得到：可以通过求解下述问题得到：可以通过求解下述问题得到：bcd算法可以通过下述优化问题进行初始化：bcd算法可以通过下述优化问题进行初始化：7.如权利要求6所述的一种无线通信系统安全符号级预编码方法，其特征在于：已知窃听者信道的完整信道状态信息，智能窃听者的sinr的期望可以表述为：其中，e{
·
}表示求期望，并且是窃听者信道与φ相关的函数。8.如权利要求7所述的一种无线通信系统安全符号级预编码方法，其特征在于：针对的是基站已知智能窃听者统计csi的情况，为寻找启发式的解，最小化智能窃听者sinr的问题可以进一步表述为：可以进一步表述为：可以进一步表述为：应用bcd算法求解，具体步骤如下：
更新u：过求解下述优化问题对u进行更新：更新u：过求解下述优化问题对u进行更新：更新通过求解下述优化问题更新通过求解下述优化问题更新通过求解下述优化问题更新bcd算法初始化参数的值，可以通过求解下述优化问题得到：的值，可以通过求解下述优化问题得到：

技术总结
本发明公开了一种无线通信系统安全符号级预编码方法，包括：建立发射端符号级预编码信号和窃听者SINR之间的关系模型；通过智能窃听者的SINR约束和恒模约束，以及基站已知的窃听者的信道状态信息或统计信道状态信息，对窃听者SINR进行优化；引入BCD算法将目标问题转化为两层迭代问题，然后基于半正定松弛和高斯随机化方法推导出非凸约束下RIS问题的近似解；计算窃听者SINR约束和智能反射面反射系数约束下的符号级预编码信号；最后对获得的信号进行AN预编码，得到AN预编码信号。因此，本方法能够实现在满足无线通信系统性能的同时既降低了整体的功耗又保证了无线通信系统的通信安全。安全。安全。


技术研发人员：瞿何帅 蔡曙
受保护的技术使用者：南京邮电大学
技术研发日：2022.02.17
技术公布日：2022/6/1