南京郵電大學張軍獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉南京郵電大學申請的專利利用部分CSI的RIS輔助認知無線電無線安全通信傳輸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:CN114337762B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-29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:202111622556.0,技術領域涉及:H04B7/06;該發明授權利用部分CSI的RIS輔助認知無線電無線安全通信傳輸方法是由張軍;許文婉;張琦;蔡曙;王海榮設計研發完成,并于2021-12-28向國家知識產權局提交的專利申請。
本利用部分CSI的RIS輔助認知無線電無線安全通信傳輸方法在說明書摘要公布了:本發明提出了一種利用部分CSI的RIS輔助認知無線電無線安全通信傳輸方法,在RIS輔助大規模多輸入多輸出認知無線電無線安全通信系統中,為使次級發射機和次級用戶能與主發射機、主用戶在同一頻段內通信,保證次級發射機對主用戶的干擾在一定閾值以內,設置RIS反射系數矩陣初始值,利用部分CSI,設計波束成形矩陣;根據波束成形矩陣,利用部分CSI,設計RIS反射系數矩陣;重復以上操作直到系統安全速率收斂。本發明可以在已知部分CSI的前提下,有效提高頻譜效率,在實際通信場景中,緩解頻譜稀缺問題,提高系統的安全速率。
本發明授權利用部分CSI的RIS輔助認知無線電無線安全通信傳輸方法在權利要求書中公布了:1.一種利用部分CSI的RIS輔助認知無線電安全通信傳輸方法,其特征在于,包括以下步驟:S1、構建適用于部分CSI已知的RIS輔助認知無線電無線安全通信傳輸系統;所述系統包括一個主發射機、一個有M根天線的主用戶、一個有D根天線的次級發射機、一個有N根天線的次級用戶、一個有E根天線的竊聽者、一個集成L個低功耗反射單元的RIS;S2、在RIS輔助大規模多輸入多輸出認知無線電無線安全通信系統中,為使次級發射機和次級用戶能與主發射機、主用戶在同一頻段內通信,保證次級發射機對主用戶的干擾在一定閾值以內,設置RIS反射系數矩陣初始值;S3、利用部分CSI,設計波束成形矩陣;利用部分CSI,設計波束成形矩陣,包括以下步驟:波束成形矩陣Q*為: 其中,K和ΛQ是輔助變量,其表達式如下: 其中,max{a,b}表示取a和b中較大的數,是泰勒展開中心,Ra、RP、Rb、Re、Ta、TP、Tb、Te、分別是L×L,D×D,N×N,E×E,M×M,L×L,L×L,L×L,L×M,N×L,E×L,D×L維的確定性非負矩陣,波束成形矩陣Q=E{ssH},H表示矩陣的共軛轉置;RIS反射系數矩陣Φ是L×L的對角矩陣且Φ=diag[θ1,θ2,...θl...,θL]T,θl是反射系數且j是虛數單位,表示RIS對信號的調整角度且VK和ΛK均是通過對進行特征值分解得到的輔助變量,Fb和Fe是輔助變量,其具體表達式如下: ν是使Q*滿足trQ*≤MPT的參數,PT是總發射功率,λ是使Q*滿足干擾功率約束E{trHPΦHaQ*HPΦHaH}≤MPI的參數,E{·}表示矩陣的期望,具體表達式為: PI是主用戶處的最大干擾功率閾值;IM是M×M的單位矩陣,是基于系統部分CSI的等效信道參數,其具體表達式如下: 其中,Fi,Θi,Ξb,Ξe,Ψi,Πi,Γi都是輔助變量且i∈{b,e},具體表達式如下: Θi=IL+i1ΨiRaΞb=σ2IN+b2RbΞe=σ2IE+e2Re 式中,為上述表達式中的和為上述表達式中的和i1為上述表達式中的b1和e1;σ2是均值為0的高斯白噪聲的方差,IN是N×N的單位矩陣,IE是E×E的單位矩陣,得到最優波束成形矩陣Qopt=Q*;S4、根據波束成形矩陣,利用部分CSI,設計RIS反射系數矩陣;根據波束成形矩陣,利用部分CSI,設計RIS反射系數矩陣,具體包括以下步驟:S401、取投影梯度參數μ=0.5,計算速率關于干擾功率約束的拉格朗日函數具體表達式如下: 式中,表示系統安全速率,具體如下: 其中,A是拉格朗日乘子;S402、更新投影梯度參數μ*: 其中,Δ是步長,取Δ=0.1;S403、令計算RIS反射系數矩陣的相位參數θ*,其中是關于θl的導數,對于任意的l=1,2,...,L都有: 其中,Ell是除了第l行第l列的值為1,其余值全為0的矩陣,Υb和Υe是輔助函數,其具體表達式如下: S404、RIS反射系數矩陣Φ*=diagθ*,得到最優RIS反射系數矩陣Φopt=Φ*;S5、重復步驟S3和S4直到系統安全速率收斂。
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