1.一种IRS与人工噪声辅助的MIMO系统物理层安全设计方法，其特征在于，该方法首先基于均方误差准则将保密速率目标函数等价处理，然后采用交替迭代的方式，利用凸优化中的内点法求解波束赋形矩阵和人工噪声协方差矩阵，然后固定这两个变量；利用分支定界法求解智能反射表面相移矩阵；这两个过程交替进行，直至保密速率目标函数达到收敛；

该方法具体包括以下步骤：

S1：将保密速率目标函数通过均方误差准则做等价转换，即将波束赋形矩阵F、人工噪声协方差分解矩阵VE以及智能反射表面相移矩阵Θ分离开；

S2：根据步骤S1将三变量耦合问题分解为两组变量优化问题；

首先，根据均方误差准则，引入辅助变量，将优化的保密速率目标函数做等价处理；然后，固定智能反射表面相移矩阵Θ，以最大化系统保密和速率为目标，利用凸优化中的内点法求基站波束赋形矩阵F以及人工噪声协方差分解矩阵VE；

S3：根据步骤S2得到基站的波束赋形矩阵F以及人工噪声协方差分解矩阵VE，然后再次以最大化保密和速率目标函数为目标，通过分支定界法获得智能反射表面相移矩阵Θ；

S4：根据完美的信道状态信息，根据步骤S2和步骤S3，获得局部最优的波束赋形矩阵F、人工噪声协方差分解矩阵VE、智能反射表面相移矩阵Θ以及整个系统的最大化保密和速率。

2.根据权利要求1所述的MIMO系统物理层安全设计方法，其特征在于，步骤S2中，求解基站波束赋形矩阵F以及人工噪声协方差分解矩阵VE，具体包括：首先，根据均方误差准则，通过辅助变量UL，WL，UE，WE，W3，其中，UL表示在合法接收者处对接收信号的均方误差检测矩阵，UE表示窃听者处的对接收信号的均方误差检测矩阵，，对目标函数做如下处理；

其中， 是对发送功率的约束，P表示基站最大发射功率；

是对智能反射表面相移矩阵单元中相位θi的约束，M表示智能反射表面中反射单元的个数；R'AN(F,Θ,VE,UL,WL,UE,WE,W3)的形式为：当给定变量F、Θ、VE初始值后，辅助变量{UL,WL,UE,WE,W3}的值通过下列几个式子求得最优解：

其中， HL表示矩阵乘积的缩写，即HL＝HILΘHBI，HIL表示IRS到合法接收者之间的信道矩阵，HBI表示基站到IRS之间的信道矩阵，Θ表示IRS相移矩阵； 表示维度为NL×NL的单位阵，Id表示维度为d×d的单位阵，Tr(·)表示迹运算， 表示在合法接收者处的噪声方差；

其中， 表示维度为NT×NT的单位阵， 表示维度为NE×NE的单位阵， 表示在窃听者处的噪声方差；

将求得的辅助变量{UL,WL,UE，WE,W3}的值代入优化的目标函数，则有：其中，

当固定智能反射表面相移矩阵Θ时，优化波束赋形矢量矩阵F以及人工噪声协方差分解矩阵VE的表达式为：

3.根据权利要求2所述的MIMO系统物理层安全设计方法，其特征在于，步骤S3中，获得智能反射表面相移矩阵Θ，具体包括：当固定变量束{F，VE}后，优化目标函数写为：将上式中目标函数做如下表示：

令

HBI表示基站

BS到IRS之间的信道用矩阵，HIL表示IRS到合法接收者之间的信道用矩阵，HIE表示IRS到窃听者之间的信道矩阵， 表示在窃听者处噪声方差的倒数，ME表示多个矩阵乘积，即则上式表示为：

g(Θ)＝g0(Θ)‑g1(Θ)‑g2(Θ)H H H H

     ＝Tr(ΘAEΘBFE)+Tr(ΘAFΘDFE)+Tr(ΘG)+Tr(ΘG)根据矩阵分析理论，将矩阵的迹运算转变为哈达玛乘积，即H H H *

Tr(ΘG)＝g(v)

T

Tr(ΘG)＝vg

其中，v是由对角矩阵Θ的对角元素构成的一列矢量， g是由矩阵T

G对角线元素构成的列矢量，即g＝[G1,1,G2,2,...,GM,M]，则优化的目标函数表示为：s.t.|vi|＝1,i∈{1,2,...,M}其中， 表示哈达玛乘积，*表示共轭运算，Re(·)表示取复数的实部。

4.根据权利要求3所述的MIMO系统物理层安全设计方法，其特征在于，步骤S4中，根据完美的信道状态信息，利用交替迭代的方式，根据步骤S2和步骤S3，获得局部最优的波束赋形矩阵F、人工噪声协方差分解矩阵VE、智能反射表面相移矩阵Θ，将这些变量代入辅助变量UL，WL，UE，WE，W3更新辅助变量的值，然后再次将更新后的辅助变量的值代入步骤S2以及步骤S3中，获得新的F、VE以及Θ以及整个系统的最大化保密和速率。