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摘要：本发明公开了一种基于RSMA的Cell‑free系统的传输方案，该系统由M个接入点，K个合法用户和一个窃听者组成。窃听者在整个数据传输过程都窃听发送给合法用户的信号。且将公共消息用作双重目的，在合法用户处作为期望消息，在窃听者处充当人工噪声，而不会消耗额外的传输功率。通过联合优化波束形成向量和速率分配，来最大化系统的物理层安全和速率，然后利用连续凸逼近的方法求解该优化问题。

主权项：1.基于RSMA的Cell-free系统的传输方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A，建立基于速率分割多址技术RSMA的Cell-free系统模型，求解合法用户和窃听者Eve处的接收信号；步骤B，分别求解合法用户Uk和窃听者处解码公共流和私有流相应的传输速率表达式和第k个用户可实现的物理层安全速率表达式；步骤C，对迭代算法中的优化变量进行初始化；步骤D，将第n次迭代中优化变量的值代入利用连续凸逼近方法得到的凸问题中，利用牛顿最速下降梯度法求解最优值，利用得到优化变量的最优值来更新第n+1次优化变量的值；步骤E，定义迭代优化结束的条件；其中，步骤A具体包括:A1,建立基于速率分割多址的Cell-free系统模型，该系统模型由M个接入点AP，K个合法用户Uk和一个被动窃听者组成，其中每个AP配备N根天线，合法用户和窃听者都是单天线的，AP通过一个完美的回程网络连接到一个CPU，这提供了一个无错误和更高容量的连接；A2，在每个AP处，根据速率分割原理，将针对Uk的消息分为公共部分和私有部分，然后所有公共部分组合到一起，并编码为公共流sc，sc由所有用户解码，私有部分分别各自编码为私有流sk，sk只由相应的用户解码，流s＝[sc,s1,...,sK]T使用预编码器P＝[pc,p1,...,pK]进行线性预编码，第m个AP处的发射信号为：A3，合法用户Uk和窃听者处的接收信号分别为：和其中，分别表示第m个接入点到第k个合法用户Uk，第m个接入点到窃听者之间的无线信道矩阵，和分别是合法用户Uk和窃听者处的加性高斯白噪声；其中，步骤B具体包括:B1，基于步骤A得到的接收信号，在接收端，每个合法用户处首先将所有私有流视为噪声来解码公共流，Uk,k∈{1,...,K}处解码公共流的信干噪比为为了确保公共消息可以在所有合法用户处进行解码，相应的解码公共消息的可实现速率应为：Rc＝min{Rc,1,Rc,2,...,Rc,K}，其中Rc,k＝log21+γc,k,k∈{1,...,K}为Uk处解码公共流的可实现速率；B2,然后在Uk处利用SIC将公共流从接收信号中删除，再解码其相应的私有流sk，Uk处解码sk的信干噪比为：Uk处解码私有流相应的可实现速率为：Rk＝log21+γk；B3，将公共消息用作双重目的，在合法用户处作为期望消息，在窃听者处充当人工噪声，为了使公共消息在窃听者处可以被视为人工噪声满足，应满足条件：Cc,e≤Rc，其中Cc,e表示窃听者解码公共消息的速率，假设窃听者可以窃听到所有用户的私有消息；B4，在窃听者处解码公共流和私有流的接收信干噪比分别为：和窃听者处解码公共流和私有流相应的可实现速率分别为：Cc,e＝log21+γc,e和Ck,e＝log21+γk,e；B5,第k个用户可实现的物理层安全速率为其中，表示传输给Uk的公共消息可实现安全速率，υk表示第k个用户的公共消息可实现安全速率所占比例，表示传输给Uk的私有消息可实现安全速率；其中，步骤C具体包括:C1，设置迭代次数n＝1，首先使用最大比传输和奇异值分解对预编码器进行初始化，针对私有流sk的预编码器初始化为其中针对公共流sc的预编码器初始化为其中pc＝1-λPt，uc是信道矩阵H＝[g1k,g2k,...,gMK]的最大左奇异值对应的特征向量，它是由uc＝U:,1计算出来的，其中H＝USVH；C2,辅助变量分别初始化为， 其中，步骤D具体包括:D1，利用连续凸逼近算法得到的凸优化问题来更新优化变量，其中凸优化问题的目标函数为r，r表示系统物理层安全和速率，凸优化问题的约束条件包括用户私有速率约束，将公共消息视为人工噪声的公共速率约束，AP处总功率约束；D2,用户私有速率约束具体表示为Ω[n]pk,gm,k,βk≤ρk，Ω[n]pk,hm,βk,e≥ρk,e，1+ρk-Γ[n]αk≤0，其中，D3,将公共消息视为人工噪声的公共速率约束具体表示为Ω[n]pc,gm,k,βc,k≥ρc,k，Ω[n]pc,hm,βc,e≤ρc,e，1+ρc,e-Γ[n]αc,e≤0；其中，D4,利用牛顿最速下降梯度法，对上述凸优化问题进行求解，其迭代过程为ηm＝tm,Pm,αm,αcm,ρm,ρcm,βm,βcm，||ηm+1-ηm||2≤δ，其中μ＝0.39，δ＝10-3，为ηm的梯度，到得到目标函数和优化变量的最优值r*,P*,α*,αc*,ρ*,ρc*,β*,D5，令迭代次数n＝n+1，基于步骤D4得到的目标函数和优化变量的最优值，对第n次迭代中目标函数和优化变量进行更新，则r[n]＝r*,P[n]＝P*,α[n]＝α*,ρ[n]＝ρ*,β[n]＝β*,其中，步骤E具体包括:E1，设置收敛精度ε＝10-3，当|r[n]-r[n-1]|＜ε不成立时，重复步骤D；E2，当条件|r[n]-r[n-1]|＜ε成立时，跳出循环，输出最优值r*＝r[n],P*＝P[n],α*＝α[n],ρ*＝ρ[n],β*＝β[n],

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百度查询： 中央民族大学 基于RSMA的Cell-free系统的传输方法