[发明专利]智能反射表面辅助的毫米波物理层安全通信联合优化方法

权利要求书

1.智能反射表面辅助的毫米波物理层安全通信联合优化方法，其特征在于：用于智能反射表面辅助的毫米波通信系统，毫米波通信系统中存在N个天线的发射器、M个反射阵列组成的IRS、合法接收器及窃听器，在发射器将源信号同时发送给合法接收器和IRS后，IRS将接收到的信号同时反射给装配单天线的合法接收器和装配单天线的窃听器进行通信，具体实现方法为：

步骤一、发射器通过主动式混合波束赋型，将发射信号以波束形式传输到IRS上，IRS通过调整反射阵列中的每一阵元的相位，将该波束反射到合法接收器，同时抑制窃听器的接收信号，通过联合优化发射器的线性波束形成向量w和IRS的相位偏转矩阵Φ，建立目标函数；

步骤二、通过迭代求解目标函数得到最优的预编码矩阵w^★以及IRS相位偏转矩阵Φ，具体过程为：

步骤2.1、相位偏转矩阵Φ的对角线元素构成的列向量t＝0、1、2、3……，t为迭代次数，构造初始列向量

步骤2.2、固定IRS的相位偏转矩阵Φ，优化发射器波束成形向量w，得到闭式表达式

其中，P_AP是发射器一侧给定的总发射功率，γ_max(·)表示矩阵中最大特征值对应的特征向量，I_N表示N维的单位矩阵，σ_e²为合法接收器的信道噪声功率，σ_u²为窃听器的信道噪声功率，H_BI表示发射器到IRS之间的信道，Φ表示IRS的相位偏转矩阵，(·)^H表示厄米特转置，h_e表示IRS到窃听器之间的信道，h_u表示IRS到合法接收器之间的信道，h_s表示发射器到合法接收器之间的信道；

步骤2.3、固定发射器波束成形向量w，优化下一次迭代过程中的IRS相移矩阵Φ，得到闭式表达式即公式

s₁＝h_s^*w^*w^Th_s^T

其中，I_M表示M维的单位矩阵，(·)^*表示共轭，(·)^T表示转置，λ_max(R_e)表示R_e的最大特征值，I表示单位矩阵；

步骤2.4、判断是否达到收敛条件，收敛条件为∈＝|R_sec(w^(t+1)，Φ^(t+1))-R_sec(w^(t)，Φ^(t))|/|R_sec(w^(t)，Φ^(t))|＝10^-2，R_sec为保密容量，R_sec＝[R_u-R_e]⁺，利用最初的[x]⁺表示max{0,x}，若否，t值加1，重复步骤2.2和2.3的操作，直到达到收敛条件，迭代终止。