1.一种无线携能RSMA网络的智能反射面辅助安全通信方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:构建初始的目标优化模型;
所述目标优化模型以最大化无线通信系统中的最小安全能量效率为目标,联合优化无线通信系统中波束成形向量、公有安全速率、用户功率分割系数和IRS的反射相移矩阵;
S2:通过给定用户功率分割系数和IRS的反射相移矩阵,迭代优化得到最优的波束成形向量和公有安全速率;
通过给定波束成形向量、公有安全速率和IRS的反射相移矩阵,迭代优化得到最优的用户功率分割系数;
通过给定波束成形向量、公有安全速率和用户功率分割系数,迭代优化得到最优的IRS的反射相移矩阵;
S3:根据最优的波束成形向量、公有安全速率、用户功率分割系数和IRS的反射相移矩阵进行无线安全通信。
2.根据权利要求1所述的一种无线携能RSMA网络的智能反射面辅助安全通信方法,其特征在于,波束成形向量包括{wk}和wc;
其中,{wk}表示所有私有符号流所对应的波束成形向量的集合,wk表示AP给第k个合法用户传输的私有符号流spk所对应的波束成形向量,wc表示AP给所有合法用户传输的公有符号流sc所对应的波束成形向量。
3.根据权利要求2所述的一种无线携能RSMA网络的智能反射面辅助安全通信方法,其特征在于,初始的目标优化模型为Ee≥γe,
其中, 表示AP为每个用户分配的公有安全速率的集合,{ρk}表示用户功率分割系数的集合,ρk表示第k个用户功率分割系数,Φ表示IRS的反射相移矩阵, 表示第k个合法用户的私有安全速率,K表示合法用户的数量, 表示AP为第k个合法用户分配到的公有安全速率, 表示AP为第i个合法用户分配的公有安全速率,Rc表示AP发送超级公有信息的速率, 表示潜在窃听者解码超级公有信息的速率,Ek表示第k个合法用户收到的能量,γk表示每个合法用户采集到的最低能量,γe表示潜在窃听者采集到的最低能量,Ee表示潜在窃听者收到的能量,θm表示IRS的第m个反射单元的相位,Pmax表示AP实际可用的最大发射功率。
4.根据权利要求3所述的一种无线携能RSMA网络的智能反射面辅助安全通信方法,其特征在于,引入松弛变量q表示目标优化模型的下界,将目标优化模型等价为:Ee≥γe,
5.根据权利要求4所述的一种无线携能RSMA网络的智能反射面辅助安全通信方法,其特征在于,给定{ρk}和Φ,目标优化模型转化为优化wc、{wk}和 的子模型:Ee≥γe,
6.根据权利要求5所述的一种无线携能RSMA网络的智能反射面辅助安全通信方法,其特征在于,还包括将优化wc、{wk}和 的子模型转化为优化wc、{wk}和 的联合凸优化模型:(t) (t) (t) (t) (t) (t)
s.t.f≥q u +q (u‑u )+u (q‑q )
Ee≥γe,
rank(W)=1
其中,(t)表示迭代次数,松弛变量u表示发射功率的上界,松弛变量δk表示潜在窃听者窃听第k个合法用户的私有信息的速率上界,松弛变量ζe表示潜在窃听者窃听合法用户的(t) (t)公有信息的速率上界,松弛变量f表示合法用户的最小安全速率,q 、u 分别表示对应的一阶泰勒展开点,F1k(W)是一个关于W的凹函数, 是凸函数F2k(W)的下界,表示凹函数F1ek(W)的上界,F2ek(W)表示关于W的凸函数,F3k(W)是另一个关于W的凹函数, 是凸函数F4k(W)的下界, 表示凹函数F3e(W)的上界,F4e(W)表示关于W的凸函数,集合 表示wk的共轭转置,
表示矩阵w1的共轭转置, 表示wc的共轭转置,tr(·)表示矩阵的迹,rank(·)表示矩阵的秩。
7.根据权利要求1所述的一种无线携能RSMA网络的智能反射面辅助安全通信方法,其特征在于,最优的用户功率分割系数为:其中,ηk表示第k个合法用户的能量采集效率,Gk表示混合信道, 表示Gk的共轭转置,表示矩阵wi的共轭转置, 表示wc的共轭转置。
8.根据权利要求4所述的一种无线携能RSMA网络的智能反射面辅助安全通信方法,其特征在于,给定wc、{wk}、 和{ρk},目标优化模型转化为优化Φ的子模型:Ee≥γe,
其中,松弛变量f表示合法用户的最小安全速率。
9.根据权利要求8所述的一种无线携能RSMA网络的智能反射面辅助安全通信方法,其特征在于,还包括将优化Φ的子模型转化为优化Φ的联合凸优化模型:Ee≥γe,
H H
其中,矩阵S=ss ,sH表示向量s的共轭转置,向量 向量v=[v1,...,vm,…,vM] ,向量v的第m个元素 松弛变量δk表示潜在窃听者窃听第k个合法用户的私有信息的速率上界,松弛变量ζe表示潜在窃听者窃听合法用户的公有信息的速率上界,J1k(S)是一个关于S的凹函数, 表示凸函数J2k(S)的下界, 表示凹函数J1ek(S)的上界,J2ek(S)是关于S的凸函数,J3k(S)是另一个关于S的凹函数,表示凸函数J4k(S)的下界, 表示凹函数J3e(S)的上界,J4e(S)是关于S的凸函数,(S)m,m表示矩阵S的第m个对角元素,rank(·)表示矩阵的秩,M表示IRS的反射单元数量。
10.根据权利要求6或9所述的一种无线携能RSMA网络的智能反射面辅助安全通信方法,其特征在于,采用内点法获取联合凸优化模型的最优解。