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专利号: 2024104669704
申请人: 南京邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.基于可重构智能表面的无线通信对抗系统优化方法,其特征在于,适用于包括一个可重构智能表面RIS节点、一个非法发射机以及一个非法接收机的无线通信对抗系统;其中,非法接收机配置单天线,非法发射机的天线个数记为M,可重构智能表面RIS节点的反射单元个数记为N,所述方法包括:基于无线通信对抗系统获取各个节点间的信道衰落增益,所述各个节点间的信道衰落增益包括非法发射机到可重构智能表面RIS节点、可重构智能表面RIS节点到非法接收机以及非法发射机到非法接收机之间的信道衰落增益;

根据所述各个节点间的信道衰落增益,获取非法接收机的接收信号,基于所述接收信号,计算非法接收机的接收信噪比;

根据所述各个节点间的信道衰落增益,获取非法接收机的接收信号包括:所述非法接收机的接收信号表示为:H

其中,(·) 表示共轭转置操作, 表示RIS节点与非法接收机之间的信道衰落增益向量,其中 表示第n个RIS反射单元与非法接收机之间的信道T T衰落增益,(·) 表示转置操作,Γ=diag(β)表示RIS反射单元振幅构成的对角矩阵,其中βT=[β1,…,βn,…,βN]表示由RIS反射单元振幅构成的列向量,βn表示第n个反射单元的振幅T且βn∈[0,1],n∈{1,2,…,N},Θ=diag(v)表示由RIS反射单元相位构成的对角矩阵,其中diag(·)表示对角化操作, 表示由RIS反射单元相位构成的列向量,θn表示第n个RIS反射单元的相位且θn∈[0,2π),n∈{1,2,…,N},j为虚数单位,G=

1 m M m

[g ,…,g ,…,g]表示非法发射机与RIS各反射单元之间的信道衰落增益矩阵,其中g =m,1 m,n m,N T m,n[g ,…,g ,…,g ] ,m∈{1,2,…,M},g 表示非法发射机第m根发射天线与第n个RIS反射单元之间的信道衰落增益, 表示非法发射机与非法接收机之间的信道衰落增益向量,其中 表示非法发射机的第m根发射天线与非法接收机之间的

1 m M T m

信道衰落增益;ω=[ω ,…,ω ,…,ω ]表示非法发射机的波束成形向量,其中ω 表示非法发射机第m根发射天线的波束成形,s表示非法发射机向非法接收机发送的信息,其中E{|2

s|}=1,E{·}表示取数学期望操作,|·|表示对复数取模操作,z表示非法接收机处的高斯白噪声,服从均值为零,方差为 的复高斯分布,记作为基于所述接收信号,计算非法接收机的接收信噪比包括:非法接收机的接收信噪比表示为:其中,hG表示RIS节点所接收到的信号,hd表示非法接收机所接收到的信号;

以最小化非法接收机的接收信噪比为目标的优化问题,以可重构智能表面RIS节点每个反射单元的相位和振幅为约束,构建无线通信对抗系统优化模型,包括:无线通信对抗系统优化模型表示为:其中,0≤βn≤1表示RIS每个反射单元的振幅约束,θn∈[0,2π)表示RIS每个反射单元的相位约束,(P0)表示以最小化非法接收机的接收信噪比为目标的优化问题;

基于所述无线通信对抗系统优化模型,联合优化可重构智能表面RIS节点反射单元的相位以及振幅,求解所述优化问题得到非法接收机的最小化接收信噪比。

2.如权利要求1所述的基于可重构智能表面的无线通信对抗系统优化方法,其特征在于,基于所述无线通信对抗系统优化模型,联合优化可重构智能表面RIS节点反射单元的相位以及振幅,求解所述优化问题得到非法接收机的最小化接收信噪比包括:设

其中,λn和φn分别表示第n个RIS反射单元与非法接收机之间信道衰落增益的振幅和相位;

其中,μn和ψn分别表示非法发射机与第n个RIS反射单元之间的信道衰落增益的振幅和相位;

通过省略固定变量 联合优化可重构智能表面RIS节点反射单元的相位以及振幅,相应的子问题(P1)表示为:

3.如权利要求2所述的基于可重构智能表面的无线通信对抗系统优化方法,其特征在于,还包括:基于绝对值三角不等式的原理,目标函数满足如下关系:当且仅当 时等号成立即目标函数达到最小值时;由

RIS反射后的信号到达非法接收机时的信号的相位表示为:其中, 表示哈达玛积,arg(·)表示取复数幅角操作, 表示由RIS反射后的信号到达非法接收机时的信号;

非法发射机‑RIS‑非法接收机的级联信道的相位表示为φn+ψn;

基于公式 计算得到第n个RIS反射单元的相位表示为

则子问题(P1)的RIS相位向量优化解为

4.如权利要求2或3所述的基于可重构智能表面的无线通信对抗系统优化方法,其特征*在于,还包括:基于子问题(P1)得到的RIS相位向量优化解v ,对RIS节点的振幅向量进行优化;

当相位向量优化完成后,得到 与hd的相位相反,当

和hd相互抵消,使得 最小;

由RIS反射后的信号到达非法接收机时的信号的振幅表示为:令RIS所有反射单元的振幅相等,设相等后的振幅为β=β1=…=βN,则得到:其中,β∈[0,1],当 时,β的取值为1,第n个RIS反射单元的振幅表示为:则子问题(P1)的RIS振幅向量优化解为

5.基于可重构智能表面的无线通信对抗系统优化装置,其特征在于,适用于包括一个可重构智能表面RIS节点、一个非法发射机以及一个非法接收机的无线通信对抗系统;其中,非法接收机配置单天线,非法发射机的天线个数记为M,可重构智能表面RIS节点的反射单元个数记为N,所述装置包括:获取模块,用于基于无线通信对抗系统获取各个节点间的信道衰落增益,所述各个节点间的信道衰落增益包括非法发射机到可重构智能表面RIS节点、可重构智能表面RIS节点到非法接收机以及非法发射机到非法接收机之间的信道衰落增益;

计算模块,用于根据所述各个节点间的信道衰落增益,获取非法接收机的接收信号,基于所述接收信号,计算非法接收机的接收信噪比;

根据所述各个节点间的信道衰落增益,获取非法接收机的接收信号包括:所述非法接收机的接收信号表示为:H

其中,(·) 表示共轭转置操作, 表示RIS节点与非法接收机之间的信道衰落增益向量,其中 表示第n个RIS反射单元与非法接收机之间的信道T T衰落增益,(·) 表示转置操作,Γ=diag(β)表示RIS反射单元振幅构成的对角矩阵,其中βT=[β1,…,βn,…,βN]表示由RIS反射单元振幅构成的列向量,βn表示第n个反射单元的振幅T且βn∈[0,1],n∈{1,2,…,N},Θ=diag(v)表示由RIS反射单元相位构成的对角矩阵,其中diag(·)表示对角化操作, 表示由RIS反射单元相位构成的列向量,θn表示第n个RIS反射单元的相位且θn∈[0,2π),n∈{1,2,…,N},j为虚数单位,G=

1 m M m

[g ,…,g ,…,g]表示非法发射机与RIS各反射单元之间的信道衰落增益矩阵,其中g =m,1 m,n m,N T m,n[g ,…,g ,…,g ] ,m∈{1,2,…,M},g 表示非法发射机第m根发射天线与第n个RIS反射单元之间的信道衰落增益, 表示非法发射机与非法接收机之间的信道衰落增益向量,其中 表示非法发射机的第m根发射天线与非法接收机之间的

1 m M T m

信道衰落增益;ω=[ω ,…,ω ,…,ω ]表示非法发射机的波束成形向量,其中ω 表示非法发射机第m根发射天线的波束成形,s表示非法发射机向非法接收机发送的信息,其中E{|2

s|}=1,E{·}表示取数学期望操作,|·|表示对复数取模操作,z表示非法接收机处的高斯白噪声,服从均值为零,方差为 的复高斯分布,记作为基于所述接收信号,计算非法接收机的接收信噪比包括:非法接收机的接收信噪比表示为:其中,hG表示RIS节点所接收到的信号,hd表示非法接收机所接收到的信号;

模型构建模块,用于以最小化非法接收机的接收信噪比为目标的优化问题,以可重构智能表面RIS节点每个反射单元的相位和振幅为约束,构建无线通信对抗系统优化模型,包括:无线通信对抗系统优化模型表示为:其中,0≤βn≤1表示RIS每个反射单元的振幅约束,θn∈[0,2π)表示RIS每个反射单元的相位约束,(P0)表示以最小化非法接收机的接收信噪比为目标的优化问题;

优化模块,用于基于所述无线通信对抗系统优化模型,联合优化可重构智能表面RIS节点反射单元的相位以及振幅,求解所述优化问题得到非法接收机的最小化接收信噪比。

6.一种电子设备,包括:

存储器和处理器;

所述存储器用于存储计算机可执行指令,所述处理器用于执行所述计算机可执行指令,该计算机可执行指令被处理器执行时实现权利要求1至4任意一项所述基于可重构智能表面的无线通信对抗系统优化方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质,其存储有计算机可执行指令,该计算机可执行指令被处理器执行时实现权利要求1至4任意一项所述基于可重构智能表面的无线通信对抗系统优化方法的步骤。