河南大學郭睿杰獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉河南大學申請的專利一種智能反射面輔助全雙工無線攜能網絡保密通信方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114222289B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-26發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202111650080.1,技術領域涉及:H04W12/02;該發明授權一種智能反射面輔助全雙工無線攜能網絡保密通信方法是由郭睿杰;金勇;李軍偉;胡振濤;周林;魏倩設計研發完成,并于2021-12-30向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種智能反射面輔助全雙工無線攜能網絡保密通信方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種智能反射面輔助全雙工無線攜能網絡保密通信方法,包括以下步驟:在智能反射面輔助的無線通信網絡模型中加入全雙工無線攜能用戶,構建全雙工用戶協作的智能反射面輔助無線攜能網絡模型;根據發射端和用戶能量、智能反射面相移和合法用戶處保密速率,建立優化問題的數學模型;通過聯合優化發射端發射波束形成矢量,智能反射面相移矩陣和合法接收者發射人工噪聲信號功率,最大化合法接收者的保密速率。本發明能夠有效提高合法接收者的服務質量并保障網絡物理層安全。
本發明授權一種智能反射面輔助全雙工無線攜能網絡保密通信方法在權利要求書中公布了:1.一種智能反射面輔助全雙工無線攜能網絡保密通信方法,其特征在于:包括以下步驟: 步驟1:構建智能反射面輔助的無線攜能網絡系統模型,其包含1個配備M個發射天線構成均勻線性陣列的發射端AP,1個配備N個反射單元構成均勻矩形陣列的智能反射面IRS,1個配備兩個獨立天線的合法用戶U,1個配備單個天線渴望解碼得到發射端所發送機密信息的竊聽者E,在此網絡中用戶U和竊聽者E接收到的信號都由兩部分構成,一部分為從發射端與接收端的直接傳輸鏈路到達接收端的信號,另一部分為發射端發射的信號經過智能反射面的反射鏈路到達接收端的信號; 設表示發射端到用戶U直連鏈路的復信道系數矢量,[]H代表共軛轉置符號,CM×1代表M×1維復數集合,G∈CN×M表示發射端到智能反射面的復信道系數矢量,表示智能反射面到合法接收用戶U的復信道系數矢量,表示智能反射面到竊聽者E的復信道系數矢量,hUE∈C表示合法用戶U到竊聽者E之間的復信道系數; 步驟2:在每一個傳輸時隙,發射端發射信號后,合法用戶U和竊聽者E接收的信號包含直連鏈路信號和反射鏈路信號兩部分;具體表述為:發射端發送機密信號s,確定用戶接收到的信號yU,竊聽者接收到的信號yE; 合法用戶將收集到的信號yU分為兩部分,一部分用來收集信息,另一部分用來采集能量,其中ρ∈0,1表示能量分配因子,用戶利用采集的能量產生人工噪聲干擾竊聽者;確定合法用戶采集到的能量EH,用戶產生人工噪聲所需的能量自干擾消除電路消耗能量ESIC;為了不降低合法用戶的使用壽命,還需確定合法用戶收集到的能量、用戶消耗的能量和自干擾電路消耗能量滿足能量約束; 步驟3:根據合法用戶U接收信號yU,確定合法用戶U接收到的信號的信干噪比SINRU,根據香農定理,確定合法用戶U的信道容量rU;根據竊聽者E接收信號yE,確定竊聽者E接收到的信號的信干噪比SINRE,根據香農定理,確定竊聽者E的信道容量rE,由合法用戶U的信道容量rU減去竊聽者E的信道容量rE得到系統保密速率rS; 步驟4:根據上述定義,確定在合法用戶能量約束和智能反射面相移約束下,最大化全雙工用戶協作的智能反射面輔助無線攜能網絡保密速率問題P1,使系統在不影響合法用戶使用壽命前提下獲得最好的物理層安全性; 所述的步驟4中,最大化全雙工用戶協作的智能反射面輔助無線攜能網絡保密速率問題P1表示為: s.t.‖‖w‖‖2≤P 其中保證獲得的保密速率值非負,||w||2表示取w歐幾里得范數的平方,表示對于所有的屬于N的n,P表示發射端最大發射功率; 步驟5:基于步驟4中所述的最大化全雙工用戶協作的智能反射面輔助無線攜能網絡保密速率問題P1,由于其非凸難以求解,根據交替方向乘子法將其分解為三個凸優化問題,分別根據半正定松弛算法、Charnes-Cooper變換算法求解三個優化問題得到發射端波束形成矢量、智能反射面相移矩陣、人工噪聲信號功率; 步驟6:基于步驟5中提出的三個優化問題,提出一種交替優化算法獲得問題P1最優的發射端波束形成矩陣W*、智能反射面相移矩陣Θ*、人工噪聲信號功率和最大保密速率并根據特征分解算法或者高斯隨機化技術獲得最優發射端波束形成矢量w*,最終得到原始問題P1的最優解。
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