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申请/专利权人：天津师范大学

摘要：本发明涉及通讯交互领域，本发明公开了基于智能反射面辅助的近海海域方向调制方法，包括：在双径模型下，接收到的信号功率；基于接收到的信号功率，获得每条路径的损耗；根据双径模型计算B到U和B到E的导向矢量，B到R的导向矢量，R到U的导向矢量，R到E的导向矢量；根据双径模型计算B到R，R到U，R到E，B到U和B到E的信道；根据双径模型计算U和E处的波束响应；根据香农定律计算在U和E处的传输速率；根据接收到的信号，计算智能反射面辅助的近海海域方向调制场景下的保密率。本发明利用发射机泄露到环境中的信号增强保密性能，提高了功率利用率，实现高的保密率。

主权项：1.基于智能反射面辅助的近海海域方向调制方法，其特征在于，包括：在双径模型下，计算获得信号功率；基于获得的信号功率，计算得到每条路径的损耗；根据双径模型计算基站到用户和基站到窃听者的导向矢量，基站到中继的导向矢量，中继到用户的导向矢量，中继到窃听者的导向矢量；根据双径模型计算基站到中继，中继到用户，中继到窃听者，基站到用户和基站到窃听者的信道；根据双径模型计算用户和窃听者处的波束响应；根据香农定律计算在用户和窃听者处的传输速率；根据接收到的信号，计算智能反射面辅助的近海海域方向调制场景下的保密率；在双径模型下，计算获得的信号功率被表示为 其中，ht为发射天线高度，hr为接收天线高度，Pt为传输功率，Gt为发射天线增益，Gr为接收天线增益，d为发射端到接收端的距离，λ为波长；根据获得的信号功率，计算得到每条路径的损耗为 其中，ht为发射天线高度，hr为接收天线高度，Pt为传输功率，Gt为发射天线增益，Gr为接收天线增益，d为发射端到接收端的距离，λ为波长；基站到用户和基站到窃听者的导向矢量表示为 其中，f为信号频率，c为波速，dnn＝0,1,...,N-1为第零根天线和第N根天线之间的间距，θ为从基站到用户和从基站到窃听者的传输角，N为基站配备的天线个数，[]T为转置操作；基站到中继，中继到用户和中继到窃听者的导向矢量分别为 其中，为基站到中继的传输角，和分别为从中继到用户和从中继到窃听者的传输角，xyy＝0,1,...,Y-1为智能反射面第零个电磁单元和第Y个电磁单元之间的间距；基站到中继，中继到用户，中继到窃听者，基站到用户和基站到窃听者的信道分别被表示为 其中，·为点乘，f为信号频率，为基站到中继的传输角，和分别为从中继到用户和从中继到窃听者的传输角，θ为从基站到用户和从基站到窃听者的传输角，rBR为从基站到中继的路径损耗，为基站到中继的导向矢量，rRU为从中继到用户的路径损耗，为基站到中继的导向矢量，rRE为从中继到窃听者的路径损耗，rBU为从基站到用户的路径损耗，rBE为从基站到窃听者的路径损耗，s为基站到用户和窃听者的导向矢量；用户和窃听者处的波束响应vε,U和vε,E分别为 其中，hBR为基站到中继的信道，hRU为中继到用户的信道，hRE为中继到窃听者的信道，hBU为基站到用户的信道，hBE为基站到窃听者的信道，wε为第ε个符号对应的基站的权重矢量，为第ε个符号对应的中继的权重矢量，[]H为共轭转置操作；根据香农定律，在用户和窃听者处的传输速率分别为 其中，和分别为用户和窃听者接收到的噪声功率，vε,U和vε,E分别为用户和窃听者处的波束响应；保密率计算如下： 其中，RU为在用户处的传输速率，RE为在窃听者处的传输速率，t为在用户处的信号幅度，t0为在窃听者处的信号幅度，和分别为用户和窃听者接收到的噪声功率；优化方程被描述为 其中，C1在用户处合成期望的符号，为第ε个符号对应的相位；C2使中继反射的符号不对用户造成干扰；C3降低窃听者处接收到的信号幅值；C4为基站处功率约束；C5为智能反射面电磁单元的可调幅度与相位；P1中的目标函数包含实仿射与实仿射之比的形式，难以用MATLA基站中的cvx工具箱求解；为了解决这个问题，利用log函数的特性，S中继的最大化问题等效为maxt-t0，具体细节如下： 将10代入9，优化问题被描述为 优化方案P2是一个双变量优化问题，并且C5是一个非凸约束；迭代优化算法实现过程概述如下：1初始化智能反射面每个电磁单元的相位和幅度分别为αy＝0和|βy|＝1，其中y表示第y个电磁单元；2根据优化方案P2计算代价函数值Cfmax，令y＝0；3判断条件y≤Y-1是否成立Y表示智能反射面电磁单元的数量，“是”则进行下一步，“否”则迭代结束；4令αy＝Φε，其中Φε表示离散相移集合Φ的第ε个元素，并根据优化方案P2计算目标函数值Cfαy,ε；5判断αy是否遍历完Φ中的所有元素，“是”则进行下一步，“否”则令l＝l+1；6比较所有γ对应的Cfαy,ε，获得最大值Cfαy；7判断条件Cfαy≥Cfmax，“是”则代价函数值更新为Cfαy＝Cfmax，“否”则代价函数值不变；8令y＝y+1，回到步骤3；迭代优化算法遍历了优化方案P2，得到了一组最优的智能反射面电磁单元相位值，即其中通过优化方程结合优化问题对智能反射面辅助的近海海域方向调制场景下的保密率进行优化，获得优化后的保密率，将优化后的保密率应用到基于智能反射面辅助的近海海域方向调制方法的系统中。

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百度查询： 天津师范大学 基于智能反射面辅助的近海海域方向调制方法